fbpx
Wikipedia

Física

Este artículo trata sobre la disciplina académica. Para el tratado de Aristóteles, véase Física (Aristóteles).

La física (del latín physica, y este del griego antiguo φυσικός physikós «natural, relativo a la naturaleza»)​ es la ciencia natural que estudia los componentes fundamentales del universo, la energía, la materia, la fuerza, el movimiento, el espacio-tiempo, las magnitudes físicas, las propiedades físicas y las interacciones fundamentales.​ La física es una ciencia básica estrechamente vinculada con las matemáticas y la lógica en la formulación y cuantificación de sus principios y leyes físicas.[cita requerida]

La Física explica con un número limitado de leyes las relaciones entre materia y energía del Universo, abarcando desde fenómenos que incluyen partículas subatómicas hasta fenómenos como el nacimiento de una estrella.
El objetivo de la ciencia es, por una parte, una comprensión, lo más completa posible, de la conexión entre las experiencias de los sentidos en su totalidad y, por otra, la obtención de dicho objetivo usando un número mínimo de conceptos y relaciones primarios.
Albert Einstein
Si he logrado ver más lejos, ha sido porque he subido a hombros de gigantes.
Isaac Newton. (Cita original de Bernardo de Chartres).

El alcance de la física es extraordinariamente amplio y puede incluir estudios tan diversos como la mecánica cuántica, la física teórica o la óptica.​ La física moderna se orienta a una especialización creciente, donde los investigadores tienden a enfocar áreas particulares más que a ser universalistas, como lo fueron Albert Einstein o Lev Landau, que trabajaron en una multiplicidad de áreas.[cita requerida]

La física es tal vez la más antigua de todas las disciplinas académicas, ya que la astronomía es una de sus subdisciplinas. También comenzó hace más de dos mil años con los primeros trabajos de filósofos griegos. En los últimos dos milenios, la física fue considerada parte de lo que ahora llamamos filosofía, química y ciertas ramas de las matemáticas y la biología, pero durante la revolución científica en el siglo XVII se convirtió en una ciencia moderna, única por derecho propio. Sin embargo, en algunas esferas como la física matemática y la química cuántica, los límites de la física con otras ramas de la ciencia siguen siendo difíciles de distinguir. La formulación de las teorías sobre las leyes que gobiernan el Universo ha sido un objetivo central de la física desde tiempos remotos, con la filosofía del empleo sistemático de experimentos cuantitativos de observación y prueba como fuente de verificación. La clave del desarrollo histórico de la física incluye hitos como la ley de la gravitación universal y la mecánica clásica de Newton, la comprensión de la naturaleza de la electricidad y su relación con el magnetismo de Faraday , la teoría de la relatividad especial y teoría de la relatividad general de Einstein, el desarrollo de la termodinámica con James Prescott Joule y Sadi Carnot y el modelo de la mecánica cuántica a los niveles de la física atómica y subatómica con Louis-Victor de Broglie, Heisenberg y Erwin Schrödinger.

Esta disciplina incentiva competencias, métodos y una cultura científica que permiten comprender nuestro mundo físico y viviente, para luego actuar sobre él. Sus procesos cognitivos se han convertido en protagonistas del saber y hacer científico y tecnológico general, ayudando a conocer, teorizar, experimentar y evaluar actos dentro de diversos sistemas, clarificando causa y efecto en numerosos fenómenos. De esta manera, la física contribuye a la conservación y preservación de recursos, facilitando la toma de conciencia y la participación efectiva y sostenida de la sociedad en la resolución de sus propios problemas.[cita requerida]

La física es significativa e influyente, no solo debido a que los avances en la comprensión a menudo se han traducido en nuevas tecnologías, sino también a que las nuevas ideas en la física resuenan con las demás ciencias, las matemáticas y la filosofía.[cita requerida]

La física no es sólo una ciencia teórica; es también una ciencia experimental. Como toda ciencia, busca que sus conclusiones puedan ser verificables mediante experimentos y que la teoría pueda realizar predicciones de experimentos futuros basados en observaciones previas. Dada la amplitud del campo de estudio de la física, así como su desarrollo histórico con relación a otras ciencias, se la puede considerar la ciencia fundamental o central, ya que incluye dentro de su campo de estudio a la química, la biología y la electrónica, además de explicar sus fenómenos.

La física, en su intento de describir los fenómenos naturales con exactitud y veracidad, ha llegado a límites impensables: el conocimiento actual abarca desde la descripción de partículas fundamentales microscópicas hasta el nacimiento de las estrellas en el universo e incluso el poder conocer con una gran probabilidad lo que aconteció en los primeros instantes del nacimiento de nuestro universo, por citar unos pocos campos.

Los avances en física a menudo permiten avances en nuevas tecnologías. Por ejemplo, los avances en la comprensión del electromagnetismo, la física del estado sólido y la física nuclear llevaron directamente al desarrollo de nuevos productos que han transformado drásticamente la sociedad actual, como la televisión , las computadoras , los electrodomésticos y las armas nucleares; los avances en termodinámica llevaron al desarrollo de la industrialización ; y los avances en mecánica inspiraron el desarrollo del cálculo.

Índice

Esta sección es un extracto de Historia de la física[editar]
Este artículo o sección necesita referencias que aparezcan en una publicación acreditada.
Este aviso fue puesto el 25 de julio de 2018.

La historia de la física abarca los esfuerzos y estudios realizados por las personas que han tratado de entender el porqué de la naturaleza y los fenómenos que en ella se observan: el paso de las estaciones, el movimiento de los cuerpos y de los astros, los fenómenos climáticos, las propiedades de los materiales, entre otros. Gracias a su vasto alcance y a su extensa historia, la física es clasificada como una ciencia fundamental. Esta disciplina científica se puede dedicar a describir las partículas más pequeñas o a explicar cómo nace una luna.

La mayoría de las civilizaciones de la antigüedad trataron desde un principio de explicar el funcionamiento de su entorno; miraban las estrellas y pensaban cómo ellas podían regir su mundo. Esto llevó a muchas interpretaciones de carácter más filosófico que físico; no en vano en esos momentos a la física se le llamaba filosofía natural. Muchos filósofos se encuentran en el desarrollo primitivo de la física, como Aristóteles, Tales de Mileto o Demócrito, ya que fueron los primeros en tratar de buscar algún tipo de explicación a los fenómenos que les rodeaban.​ Las primeras explicaciones que aparecieron en la antigüedad se basaban en consideraciones puramente filosóficas, sin verificarse experimentalmente. Algunas interpretaciones equivocadas, como la hecha por Claudio Ptolomeo en su famoso Almagesto —«La Tierra está en el centro del Universo y alrededor de ella giran los astros»— perduraron durante miles de años. A pesar de que las teorías descriptivas del universo que dejaron estos pensadores eran erradas en sus conclusiones, 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.

Dominios básicos de la física.

Esta etapa, denominada oscurantismo en la ciencia de Europa, termina cuando el canónigo y científico Nicolás Copérnico, quien es considerado padre de la astronomía moderna, recibe en 1543 la primera copia de su libro, titulado De Revolutionibus Orbium Coelestium. A pesar de que Copérnico fue el primero en formular teorías plausibles, es otro personaje al cual se le considera el padre de la física como la conocemos ahora. Un catedrático de matemáticas de la Universidad de Pisa a finales del siglo XVI cambiaría la historia de la ciencia, empleando por primera vez experimentos para comprobar sus afirmaciones: Galileo Galilei. Mediante el uso del telescopio para observar el firmamento y sus trabajos en planos inclinados, Galileo empleó por primera vez el método científico y llegó a conclusiones capaces de ser verificadas. A sus trabajos se les unieron grandes contribuciones por parte de otros científicos como Johannes Kepler, Blaise Pascal y Christian Huygens.

Posteriormente, en el siglo XVII, un científico inglés reunió las ideas de Galileo y Kepler en un solo trabajo, unifica las ideas del movimiento celeste y las de los movimientos en la Tierra en lo que él llamó gravedad. En 1687, Isaac Newton formuló, en su obra titulada Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, los tres principios del movimiento y una cuarta ley de la gravitación universal, que transformaron por completo el mundo físico; todos los fenómenos podían ser vistos de una manera mecánica.

Dios no juega a los dados con el Universo.
Einstein, deje de decirle a Dios lo que tiene que hacer con sus dados.

El trabajo de Newton en este campo perdura hasta la actualidad, ya que todos los fenómenos macroscópicos pueden ser descritos de acuerdo a sus tres leyes. Por eso durante el resto de ese siglo y en el posterior, el siglo XVIII, todas las investigaciones se basaron en sus ideas. De ahí que se desarrollaron otras disciplinas como la termodinámica, la óptica, la mecánica de fluidos y la mecánica estadística. Los conocidos trabajos de Daniel Bernoulli, Robert Boyle y Robert Hooke, entre otros, pertenecen a esta época.

En el siglo XIX se produjeron avances fundamentales en la electricidad y el magnetismo, principalmente de la mano de Charles-Augustin de Coulomb, Luigi Galvani, Michael Faraday y Georg Simon Ohm, que culminaron en el trabajo de James Clerk Maxwell en 1855, que logró la unificación de ambas ramas en el llamado electromagnetismo. Además, se producen los primeros descubrimientos sobre radiactividad y el descubrimiento del electrón por parte de Joseph John Thomson en 1897.

Durante el siglo XX, la física se desarrolló plenamente. En 1904, Hantarō Nagaoka había propuesto el primer modelo del átomo,​ el cual fue confirmado en parte por Ernest Rutherford en 1911, aunque ambos planteamientos serían después sustituidos por el modelo atómico de Bohr, de 1913. En 1905, Einstein formuló la teoría de la relatividad especial, la cual coincide con las leyes de Newton al decir que los fenómenos se desarrollan a velocidades pequeñas comparadas con la velocidad de la luz. En 1915 extendió la teoría de la relatividad especial, formulando la teoría de la relatividad general, la cual sustituye a la ley de gravitación de Newton y la comprende en los casos de masas pequeñas. Max Planck, Albert Einstein, Niels Bohr y otros, desarrollaron la teoría cuántica, a fin de explicar resultados experimentales anómalos sobre la radiación de los cuerpos. En 1911, Ernest Rutherford dedujo la existencia de un núcleo atómico cargado positivamente, a partir de experiencias de dispersión de partículas. En 1925 Werner Heisenberg, y en 1926 Erwin Schrödinger y Paul Adrien Maurice Dirac, formularon la mecánica cuántica, la cual comprende las teorías cuánticas precedentes y suministra las herramientas teóricas para la Física de la materia condensada.

Posteriormente se formuló la teoría cuántica de campos, para extender la mecánica cuántica de acuerdo con la Teoría de la Relatividad especial, alcanzando su forma moderna a finales de la década de 1940, gracias al trabajo de Richard Feynman, Julian Schwinger, Shin'ichirō Tomonaga y Freeman Dyson, los cuales formularon la teoría de la electrodinámica cuántica. Esta teoría formó la base para el desarrollo de la física de partículas. En 1954, Chen Ning Yang y Robert Mills desarrollaron las bases del modelo estándar. Este modelo se completó en los años 1970, y con él fue posible predecir las propiedades de partículas no observadas previamente, pero que fueron descubiertas sucesivamente, siendo la última de ellas el quark top.

Los intentos de unificar las cuatro interacciones fundamentales han llevado a los físicos a nuevos campos impensables. Las dos teorías más aceptadas, la mecánica cuántica y la relatividad general, que son capaces de describir con gran exactitud el macro y el micromundo, parecen incompatibles cuando se las quiere ver desde un mismo punto de vista. Por eso se han formulado nuevas teorías, como la supergravedad o la teoría de cuerdas, donde se centran las investigaciones a inicios del siglo XXI. Esta ciencia no desarrolla únicamente teorías, también es una disciplina de experimentación. Sus hallazgos, por lo tanto, pueden ser comprobados a través de experimentos. Además, sus teorías permiten establecer previsiones sobre pruebas que se desarrollen en el futuro.

Astronomía antigua

La astronomía del antiguo Egipto queda patente en monumentos como el techo de la tumba de Senemut de la Dinastía XVIII de Egipto.

La Astronomía es una de las más antiguas ciencias naturales. Las primeras civilizaciones que se remontan a antes del año 3000 a.C., como la de Sumeria, la del antiguo Egipto y la de la Civilización del Valle del Indo, tenían un conocimiento predictivo y una comprensión básica de los movimientos del Sol, la Luna y las estrellas. Las estrellas y los planetas, que se creía que representaban a los dioses, eran a menudo adorados. Aunque las explicaciones de las posiciones observadas de las estrellas eran a menudo poco científicas y carentes de pruebas, estas primeras observaciones sentaron las bases de la astronomía posterior, ya que se descubrió que las estrellas atravesaban grandes círculos en el cielo,​lo que, sin embargo, no explicaba las posiciones de los planetas.

Según Asger Aaboe, los orígenes de la astronomía del occidental se encuentran en Mesopotamia, y todos los esfuerzos occidentales en las ciencias exactas descienden de la tardía astronomía babilónica.Los astrónomos egipcios dejaron monumentos que muestran el conocimiento de las constelaciones y los movimientos de los cuerpos celestes,​ mientras que el poeta griego Homero escribió sobre varios objetos celestes en su Ilíada y Odisea; más tarde, la astrónomos griegos proporcionó nombres, que todavía se utilizan hoy en día, para la mayoría de las constelaciones visibles desde el hemisferio norte.

Filosofía natural

Artículo principal: Filosofía natural

La Filosofía natural tiene sus orígenes en Grecia durante el período arcaico (650 a.C. - 480 a.C.), cuando los filósofos presocráticos como Tales rechazaron las explicaciones del no naturalista para los fenómenos naturales y proclamaron que todo acontecimiento tenía una causa natural.​ Propusieron ideas verificadas por la razón y la observación, y muchas de sus hipótesis tuvieron éxito en la experimentación;​ por ejemplo, el atomismo se encontró correcto aproximadamente 2000 años después de ser propuesto por Leucipo y su alumno Demócrito.

Física medieval e islámica

La forma básica en que funciona una cámara estenopeica.

El Imperio romano de Occidente cayó en el siglo V, lo que provocó un declive de las actividades intelectuales en la parte occidental de Europa. En cambio, el Imperio romano de Oriente (también conocido como Imperio bizantino) resistió los ataques de los bárbaros, y continuó avanzando en diversos campos del saber, entre ellos la física.

En el siglo VI, Isidoro de Mileto realizó una importante recopilación de las obras de Arquímedes que están copiadas en el Palimpsesto de Arquímedes.

En la Europa del siglo VI, Juan Filopón, un erudito bizantino, cuestionó la enseñanza de la física de Aristóteles y señaló sus defectos. Introdujo la teoría del ímpetu. La física de Aristóteles no fue examinada hasta que apareció Filopón; a diferencia de Aristóteles, que basaba su física en la argumentación verbal, Filopón se basó en la observación. Sobre la física de Aristóteles, Filopón escribió:

Pero esto es completamente erróneo, y nuestro punto de vista puede ser corroborado por la observación real más eficazmente que por cualquier tipo de argumento verbal. Pues si dejas caer desde la misma altura dos pesos de los cuales uno es muchas veces más pesado que el otro, verás que la relación de los tiempos requeridos para el movimiento no depende de la relación de los pesos, sino que la diferencia de tiempo es muy pequeña. Y así, si la diferencia de pesos no es considerable, es decir, si uno es, digamos, el doble que el otro, no habrá diferencia, o bien una diferencia imperceptible, en el tiempo, aunque la diferencia de peso no es en absoluto despreciable, con un cuerpo que pesa el doble que el otro

La crítica de Philoponus a los principios aristotélicos de la física sirvió de inspiración a Galileo Galilei diez siglos después,​ durante la Revolución Científica. Galileo citó sustancialmente a Filopón en sus obras al argumentar que la física aristotélica era defectuosa.​ En el año 1300 Jean Buridan, profesor de la facultad de artes de la Universidad de París, desarrolló el concepto de ímpetu. Fue un paso hacia las ideas modernas de inercia e impulso.

La erudición islámica heredó la física aristotélica de los griegos y durante la Edad de Oro islámica la desarrolló aún más, poniendo especialmente énfasis en la observación y el razonamiento a priori, desarrollando las primeras formas del método científico.

Ibn al-Haytham (c. 965-c. 1040), Libro de la Óptica Libro I, [6.85], [6.86]. El Libro II, [3.80] describe sus experimentos de cámara oscura.

Las innovaciones más notables se produjeron en el campo de la óptica y la visión, que procedieron de los trabajos de muchos científicos como Ibn Sahl, Al-Kindi, Ibn al-Haytham, Al-Farisi y Avicena. La obra más notable fue El Libro de la Óptica (también conocido como Kitāb al-Manāẓir), escrito por Ibn al-Haytham, en el que refutaba de forma concluyente la antigua idea griega sobre la visión, pero también aportaba una nueva teoría. En el libro, presentó un estudio del fenómeno de la cámara oscura (su versión milenaria de la cámara estenopeica) y profundizó en el funcionamiento del propio ojo. Utilizando disecciones y los conocimientos de estudiosos anteriores, pudo empezar a explicar cómo entra la luz en el ojo. Afirmó que el rayo de luz se enfoca, pero la explicación real de cómo la luz se proyecta a la parte posterior del ojo tuvo que esperar hasta 1604. Su Tratado sobre la luz explicó la cámara oscura, cientos de años antes del desarrollo moderno de la fotografía.

El Libro de la Óptica (Kitab al-Manathir), de siete volúmenes, influyó enormemente en el pensamiento de distintas disciplinas, desde la teoría de la percepción visual hasta la naturaleza de la perspectiva en el arte medieval, tanto en Oriente como en Occidente, durante más de 600 años. Muchos estudiosos europeos posteriores y compañeros polímatas, desde Robert Grosseteste y Leonardo da Vinci hasta René Descartes, Johannes Kepler e Isaac Newton, estaban en deuda con él. De hecho, la influencia de la Óptica de Ibn al-Haytham se equipara a la de la obra de Newton del mismo título, publicada 700 años después.

La traducción de El libro de la óptica tuvo un gran impacto en Europa. A partir de ella, los eruditos europeos posteriores pudieron construir dispositivos que replicaban los que Ibn al-Haytham había construido, y comprender el funcionamiento de la luz. A partir de ello, se desarrollaron cosas tan importantes como gafas, lupas, telescopios y cámaras.

Física clásica

Artículo principal: Física clásica
Sir Isaac Newton (1643–1727), cuyas leyes del movimiento y de la gravitación universal fueron pilares importantes en la física clásica.

La física se convirtió en una ciencia independiente cuando la Europa moderna temprana utilizó métodos experimentales y cuantitativos para descubrir lo que ahora se consideran las leyes de la física.[página requerida]

Entre los principales avances de este periodo se encuentran la sustitución del modelo geocéntrico del Sistema Solar por el modelo copernicano heliocéntrico, las leyes que rigen el movimiento de los cuerpos planetarios determinadas por Kepler entre 1609 y 1619, los trabajos pioneros sobre telescopios y astronomía observacional de Galileo en los siglos XVI y XVII, y el descubrimiento y la unificación por parte de Newton de las leyes del movimiento y de la ley de la gravitación universal de Newton, que llegarían a llevar su nombre.​ Newton también desarrolló el cálculo,​ el estudio matemático del cambio, que proporcionó nuevos métodos matemáticos para resolver problemas físicos.

El descubrimiento de nuevas leyes en termodinámica, química y electromagnética fue el resultado de un mayor esfuerzo de investigación durante la Revolución Industrial al aumentar las necesidades energéticas.​ Las leyes que componen la física clásica siguen siendo muy utilizadas para objetos a escalas cotidianas que se desplazan a velocidades no relativistas, ya que proporcionan una aproximación muy cercana en tales situaciones, y teorías como la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad se simplifican a sus equivalentes clásicos a tales escalas. Sin embargo, las imprecisiones de la mecánica clásica para objetos muy pequeños y velocidades muy altas condujeron al desarrollo de la física moderna en el siglo XX.

Física moderna

Artículo principal: Física moderna

La física clásica se ocupa generalmente de la materia y la energía en la escala normal de observación, mientras que gran parte de la física moderna se ocupa del comportamiento de la materia y la energía en condiciones extremas o a una escala muy grande o muy pequeña. Por ejemplo, la atómica y la Física nuclear estudian la materia a la escala más pequeña en la que se pueden identificar los elementos químicos. La física de las partículas elementales se encuentra en una escala aún más pequeña, ya que se ocupa de las unidades más básicas de la materia; esta rama de la física también se conoce como física de alta energía debido a las energías extremadamente altas necesarias para producir muchos tipos de partículas en los aceleradores de partículas. A esta escala, las nociones ordinarias y comunes de espacio, tiempo, materia y energía ya no son válidas.

Las dos principales teorías de la física moderna presentan una imagen diferente de los conceptos de espacio, tiempo y materia de la presentada por la física clásica. La mecánica clásica aproxima la naturaleza como continua, mientras que la teoría cuántica se ocupa de la naturaleza discreta de muchos fenómenos a nivel atómico y subatómico y de los aspectos complementarios de las partículas y las ondas en la descripción de dichos fenómenos. La teoría de la relatividad se ocupa de la descripción de los fenómenos que tienen lugar en un marco de referencia que está en movimiento con respecto a un observador; la teoría especial de la relatividad se ocupa del movimiento en ausencia de campos gravitatorios y la teoría general de la relatividad del movimiento y su conexión con la gravitación. Tanto la teoría cuántica como la teoría de la relatividad encuentran aplicaciones en todas las áreas de la física moderna.

Esta sección es un extracto de Filosofía de la física[editar]
La dualidad onda-partícula, en el que se aprecia cómo un mismo fenómeno puede ser percibido de dos modos distintos, fue uno de los problemas filosóficos que planteó la mecánica cuántica.

La filosofía de la física se refiere al conjunto de reflexiones filosóficas sobre la interpretación, epistemología y principios rectores de las teorías físicas y la naturaleza de la realidad. Aunque raramente la exposición estándar de las teorías físicas discute los aspectos filosóficos, lo cierto es que las concepciones filosóficas de los científicos han tenido un papel destacado en el desarrollo de dichas teorías. Esto fue notorio a partir de Newton y Kant, llegando a ser muy importante en el siglo XX, cuando la teoría de la relatividad dio lugar a un análisis minucioso de asuntos tradicionalmente objeto de estudio de la filosofía, como la naturaleza del tiempo y el espacio. La filosofía de la física contribuye a través de la crítica de los productos de la física, retroalimentándola.

En muchos aspectos, la física proviene de la filosofía griega. Desde el primer intento de Tales de caracterizar la materia, hasta la deducción de Demócrito de que la materia debería reducirse a un estado invariable, la astronomía ptolemaica de un firmamento cristalino, y el libro de Aristóteles Física (un libro temprano de física, que intentaba analizar y definir el movimiento desde un punto de vista filosófico), varios filósofos griegos avanzaron sus propias teorías de la naturaleza. La física se conoció como filosofía natural hasta finales del siglo XVIII.

Para el siglo XIX, la física se realizó como una disciplina distinta de la filosofía y de las demás ciencias. La física, al igual que el resto de la ciencia, se apoya en la filosofía de la ciencia y en su «método científico» para avanzar en el conocimiento del mundo físico.​ El método científico emplea el razonamiento a priori así como el razonamiento a posteriori y el uso de la Inferencia bayesiana para medir la validez de una teoría determinada.

El desarrollo de la física ha respondido a muchas preguntas de los primeros filósofos, pero también ha planteado nuevas preguntas. El estudio de las cuestiones filosóficas que rodean a la física, la filosofía de la física, implica cuestiones como la naturaleza del espacio y del tiempo, el determinismo y las perspectivas metafísicas como el empirismo, el naturalismo y el realismo.

Muchos físicos han escrito sobre las implicaciones filosóficas de su trabajo, por ejemplo Laplace, que defendió el determinismo causal,​ y Schrödinger, que escribió sobre la mecánica cuántica.​ El físico matemático Roger Penrose había sido llamado platonista por Stephen Hawking,,​ una opinión que Penrose discute en su libro, El camino a la realidad.​ Hawking se refirió a sí mismo como un «reduccionista desvergonzado» y discrepó de las opiniones de Penrose.

Aunque la física se ocupa de una gran variedad de sistemas, todos los físicos utilizan ciertas teorías. Cada una de estas teorías ha sido probada experimentalmente en numerosas ocasiones y ha resultado ser una aproximación adecuada a la naturaleza. Por ejemplo, la teoría de la mecánica clásica describe con precisión el movimiento de los objetos, siempre que sean mucho más grandes que los átomos y se muevan a una velocidad mucho menor que la de la luz. Estas teorías siguen siendo áreas de investigación activa en la actualidad. La teoría del caos, un aspecto notable de la mecánica clásica, se descubrió en el siglo XX, tres siglos después de la formulación original de la mecánica clásica por Newton (1642-1727).

Estas teorías centrales son herramientas importantes para la investigación de temas más especializados, y se espera que cualquier físico, independientemente de su especialización, las conozca. Entre ellas se encuentran la mecánica clásica, la mecánica cuántica, la termodinámica y la física estadística, el electromagnetismo y la relatividad especial.

En la física clásica

La física clásica incluye las ramas y los temas tradicionales reconocidos y bien desarrollados antes de principios del siglo XX: mecánica clásica, acústica, óptica, termodinámica y electromagnetismo. La mecánica clásica se ocupa de los cuerpos sobre los que actúan fuerzas y de los cuerpos en movimiento y puede dividirse en estática (estudio de las fuerzas sobre un cuerpo o cuerpos no sometidos a una aceleración), cinemática (estudio del movimiento sin tener en cuenta sus causas), y dinámica (estudio del movimiento y las fuerzas que lo afectan); la mecánica también puede dividirse en mecánica de sólidos y mecánica de fluidos (conocida conjuntamente como mecánica del continuo), esta última incluye ramas como la hidrostática, la hidrodinámica, la aerodinámica y la neumática. La acústica es el estudio de cómo se produce, controla, transmite y recibe el sonido.​ Entre las ramas modernas importantes de la acústica se encuentran la ultrasónica, el estudio de las ondas sonoras de muy alta frecuencia más allá del alcance del oído humano; la bioacústica, la física de las llamadas y el oído de los animales,​ y electroacústica, la manipulación de las ondas sonoras audibles mediante la electrónica..

La óptica, el estudio de la luz, se ocupa no sólo de la luz visible sino también de la radiación infrarroja y la radiación ultravioleta, que presentan todos los fenómenos de la luz visible excepto la visibilidad, por ejemplo, la reflexión, la refracción, la interferencia, la difracción, la dispersión y la polarización de la luz. El calor es una forma de energía, la energía interna que poseen las partículas que componen una sustancia; la termodinámica se ocupa de las relaciones entre el calor y otras formas de energía. La Electricidad y el Magnetismo se han estudiado como una sola rama de la física desde que se descubrió la íntima conexión entre ellos a principios del siglo XIX; una corriente eléctrica da lugar a un campo magnético, y un campo magnético cambiante induce una corriente eléctrica. La electrostática se ocupa de las cargas eléctricas en reposo, el electrodinámica de las cargas en movimiento y la magnetostática de los polos magnéticos en reposo.

En la física moderna

La física clásica se ocupa generalmente de la materia y la energía en la escala normal de observación, mientras que gran parte de la física moderna se ocupa del comportamiento de la materia y la energía en condiciones extremas o a una escala muy grande o muy pequeña. Por ejemplo, la atómica y la Física nuclear estudian la materia a la escala más pequeña en la que se pueden identificar los elementos químicos. La física de las partículas elementales se encuentra en una escala aún más pequeña, ya que se ocupa de las unidades más básicas de la materia; esta rama de la física también se conoce como física de alta energía debido a las energías extremadamente altas necesarias para producir muchos tipos de partículas en los aceleradores de partículas. A esta escala, las nociones ordinarias y comunes de espacio, tiempo, materia y energía ya no son válidas.

Las dos principales teorías de la física moderna presentan una imagen diferente de los conceptos de espacio, tiempo y materia de la presentada por la física clásica. La mecánica clásica aproxima la naturaleza como continua, mientras que la teoría cuántica se ocupa de la naturaleza discreta de muchos fenómenos a nivel atómico y subatómico y de los aspectos complementarios de las partículas y las ondas en la descripción de dichos fenómenos. La teoría de la relatividad se ocupa de la descripción de los fenómenos que tienen lugar en un marco de referencia que está en movimiento con respecto a un observador; la teoría especial de la relatividad se ocupa del movimiento en ausencia de campos gravitatorios y la teoría general de la relatividad del movimiento y su conexión con la gravitación. Tanto la teoría cuántica como la teoría de la relatividad encuentran aplicaciones en todas las áreas de la física moderna.

Diferencia entre la física clásica y la moderna

Los dominios básicos de la física

Aunque la física pretende descubrir leyes universales, sus teorías se sitúan en dominios explícitos de aplicabilidad.

En términos generales, las leyes de la física clásica describen con precisión sistemas cuyas escalas de longitud importantes son mayores que la escala atómica y cuyos movimientos son mucho más lentos que la velocidad de la luz. Fuera de este ámbito, las observaciones no coinciden con las predicciones de la mecánica clásica. Einstein aportó el marco de la relatividad especial, que sustituyó las nociones de tiempo y espacio absolutos por las de espaciotiempo y permitió una descripción precisa de los sistemas cuyos componentes tienen velocidades cercanas a la de la luz. Planck, Schrödinger y otros introdujeron la mecánica cuántica, una noción probabilística de las partículas y las interacciones que permitió una descripción precisa de las escalas atómica y subatómica. Posteriormente, la teoría cuántica de campos unificó la mecánica cuántica y la relatividad especial. La relatividad general permitió un espaciotiempo dinámico y curvo, con el que se pueden describir bien los sistemas altamente masivos y la estructura a gran escala del universo. La relatividad general aun no se ha unificado con las otras descripciones fundamentales; se están desarrollando varias teorías candidatas de gravedad cuántica.

Categoría principal: Disciplinas de la física

Mecánica clásica

Esta sección es un extracto de Mecánica clásica[editar]

La mecánica clásica es la rama de la física que estudia las leyes del comportamiento de cuerpos físicos macroscópicos (a diferencia de la mecánica cuántica) en reposo y a velocidades pequeñas comparadas con la velocidad de la luz.

En la mecánica clásica en general se tienen tres aspectos invariantes: el tiempo es absoluto, la naturaleza realiza de forma espontánea la mínima acción y la concepción de un universo determinado.
El sistema solar se puede explicar con gran aproximación mediante la mecánica clásica, usando las leyes de movimiento y gravitación universal de Newton. Solo algunas pequeñas desviaciones en el perihelio de Mercurio, que fueron descubiertas tardíamente, no podían ser explicadas por su teoría. La solución al problema del perihelio fue dada por el modelo teórico de Einstein y comprobada por los científicos Sir Frank Watson Dyson, Arthur Eddington y C. Davidson en 1919.

El primer desarrollo de la mecánica clásica suele denominarse mecánica newtoniana. Consiste en los conceptos físicos basados en los trabajos fundacionales de Sir Isaac Newton, y en los métodos matemáticos inventados por Gottfried Wilhelm Leibniz, Joseph-Louis Lagrange, Leonhard Euler, y otros contemporáneos, en el siglo XVII para describir el movimiento de los cuerpos físicos bajo la influencia de un sistema de fuerzas. Posteriormente, se desarrollaron métodos más abstractos que dieron lugar a las reformulaciones de la mecánica clásica conocidas como mecánica lagrangiana y mecánica hamiltoniana. Estos avances, realizados predominantemente en los siglos XVIII y XIX, van sustancialmente más allá de los trabajos anteriores, sobre todo por su uso de la mecánica analítica. También se utilizan, con algunas modificaciones, en todas las áreas de la física moderna.

La mecánica clásica proporciona resultados extremadamente precisos cuando se estudian objetos grandes que no son extremadamente masivos y velocidades que no se acercan a la velocidad de la luz. Cuando los objetos que se examinan tienen el tamaño del diámetro de un átomo, se hace necesario introducir el otro gran subcampo de la mecánica: la mecánica cuántica. Para describir las velocidades que no son pequeñas en comparación con la velocidad de la luz, se necesita la relatividad especial. En los casos en los que los objetos se vuelven extremadamente masivos, se aplica la relatividad general. Sin embargo, algunas fuentes modernas incluyen la mecánica relativista en la física clásica, que en su opinión representa la mecánica clásica en su forma más desarrollada y precisa.

Existen varias formulaciones diferentes, en mecánica clásica, para describir un mismo fenómeno natural que, independientemente de los aspectos formales y metodológicos que utilizan, llegan a la misma conclusión.

La mecánica vectorial, que deviene directamente de las leyes de Newton, por lo que también se le conoce como «mecánica newtoniana», llega, a partir de las tres ecuaciones formuladas por Newton y mediante el cálculo diferencial e integral, a una muy exacta aproximación de los fenómenos físicos. Es aplicable a cuerpos que se mueven en relación con un observador a velocidades pequeñas comparadas con la de la luz. Fue construida en un principio para una sola partícula moviéndose en un campo gravitatorio. Se basa en el tratamiento de dos magnitudes vectoriales bajo una relación causal: la fuerza y la acción de la fuerza, medida por la variación del momentum (cantidad de movimiento). El análisis y síntesis de fuerzas y momentos constituye el método básico de la mecánica vectorial. Requiere del uso privilegiado de sistemas de referencia inercial.

La mecánica analítica (analítica en el sentido matemático de la palabra, no en el sentido filosófico) es una formulación matemática abstracta sobre la mecánica; permite desligarse de esos sistemas de referencia privilegiados y tener conceptos más generales al momento de describir un movimiento con el uso del cálculo de variaciones. Sus métodos son poderosos y trascienden de la mecánica a otros campos de la física. Se puede encontrar el germen de la mecánica analítica en la obra de Leibniz, quien propone que para solucionar problemas en mecánica, magnitudes escalares (menos oscuras según Leibniz que la fuerza y el momento de Newton), como energía cinética y el trabajo, son suficientes y menos oscuras que las cantidades vectoriales, como la fuerza y el momento, propuestos por Newton. Existen dos formulaciones equivalentes: la llamada mecánica lagrangiana es una reformulación de la mecánica realizada por Joseph Louis Lagrange que se basa en la ahora llamada ecuación de Euler-Lagrange (ecuaciones diferenciales de segundo orden) y el principio de mínima acción; la otra, llamada mecánica hamiltoniana, es una reformulación más teórica basada en una funcional llamada hamiltoniano realizada por William Hamilton.​ Las mecánicas hamiltoniana y lagrangiana son ejemplos de mecánicas analíticas, donde las magnitudes se relacionan entre sí por ecuaciones diferenciales parciales, que son equivalentes a las ecuaciones de Newton, por ejemplo las ecuaciones canónicas de Hamilton.

Electromagnetismo

Esta sección es un extracto de Electromagnetismo[editar]
Ferrofluido que se agrupa cerca de los polos de un magneto poderoso.

El electromagnetismo es la rama de la física que estudia y unifica los fenómenos eléctricos y magnéticos en una sola teoría. El electromagnetismo describe la interacción de partículas cargadas con campos eléctricos y magnéticos. La interacción electromagnética es una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo conocido. Las partículas cargadas interactúan electromagnéticamente mediante el intercambio de fotones.

El electromagnetismo abarca diversos fenómenos del mundo real como por ejemplo la luz. La luz es un campo electromagnético oscilante que se irradia desde partículas cargadas aceleradas. Aparte de la gravedad, la mayoría de las fuerzas en la experiencia cotidiana son consecuencia de electromagnetismo.

Los principios del electromagnetismo encuentran aplicaciones en diversas disciplinas afines, tales como las microondas, antenas, máquinas eléctricas, comunicaciones por satélite, bioelectromagnetismo, plasmas, investigación nuclear, la fibra óptica, la interferencia y la compatibilidad electromagnéticas, la conversión de energía electromecánica, la meteorología por radar, y la observación remota. Los dispositivos electromagnéticos incluyen transformadores, relés, radio/TV, teléfonos, motores eléctricos, líneas de transmisión, guías de onda y láseres.

Los fundamentos de la teoría electromagnética fueron presentados por Michael Faraday y formulados por primera vez de modo completo por James Clerk Maxwell en 1865. La formulación consiste en cuatro ecuaciones diferenciales vectoriales que relacionan el campo eléctrico, el campo magnético y sus respectivas fuentes materiales (corriente eléctrica, polarización eléctrica y polarización magnética), conocidas como ecuaciones de Maxwell, lo que ha sido considerada como la «segunda gran unificación de la física», siendo la primera realizada por Isaac Newton.

La teoría electromagnética se puede dividir en electrostática —el estudio de las interacciones entre cargas en reposo— y la electrodinámica —el estudio de las interacciones entre cargas en movimiento y la radiación. La teoría clásica del electromagnetismo se basa en la fuerza de Lorentz y en las ecuaciones de Maxwell.

El electromagnetismo es una teoría de campos; es decir, las explicaciones y predicciones que provee se basan en magnitudes físicas vectoriales o tensoriales dependientes de la posición en el espacio y del tiempo. El electromagnetismo describe los fenómenos físicos macroscópicos en los cuales intervienen cargas eléctricas en reposo y en movimiento, usando para ello campos eléctricos y magnéticos y sus efectos sobre las sustancias sólidas, líquidas y gaseosas. Por ser una teoría macroscópica, es decir, aplicable a un número muy grande de partículas y a distancias grandes respecto de las dimensiones de estas, el electromagnetismo no describe los fenómenos atómicos y moleculares. La electrodinámica cuántica proporciona la descripción cuántica de esta interacción, que puede ser unificada con la interacción nuclear débil según el modelo electrodébil.

Relatividad

Esta sección es un extracto de Teoría de la relatividad[editar]
Impresión de un artista sobre la teoría de la relatividad.

La teoría de la relatividad incluye tanto a la teoría de la relatividad especial como la de relatividad general, formuladas principalmente por Albert Einstein a principios del siglo XX, que pretendían resolver la incompatibilidad existente entre la mecánica newtoniana y el electromagnetismo. La teoría de la relatividad especial, 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. En la teoría de la relatividad especial, Einstein, Lorentz y Minkowski, entre otros, unificaron los conceptos de espacio y tiempo, en un ramado tetradimensional al que se le denominó espacio-tiempo. La relatividad especial fue una teoría revolucionaria para su época, con la que el tiempo absoluto de Newton quedó relegado y conceptos como la invariabilidad en la velocidad de la luz, la dilatación del tiempo, la contracción de la longitud y la equivalencia entre masa y energía fueron introducidos. Además, con las formulaciones de la relatividad especial, las leyes de la Física son invariantes en todos los sistemas de referencia inerciales; como consecuencia matemática, se encuentra como límite superior de velocidad a la de la luz y se elimina la causalidad determinista que tenía la física hasta entonces. Hay que indicar que las leyes del movimiento de Newton son un caso particular de esta teoría donde la masa, al viajar a velocidades muy pequeñas, no experimenta variación alguna en longitud ni se transforma en energía y al tiempo se le puede considerar absoluto.

La teoría de la relatividad general, publicada en 1915, es una teoría de la gravedad que reemplaza a la gravedad newtoniana, aunque coincide numéricamente con ella para campos gravitatorios débiles y velocidades «pequeñas». La teoría general se reduce a la teoría especial en presencia de campos gravitatorios. La relatividad general estudia la interacción gravitatoria como una deformación en la geometría del espacio-tiempo. En esta teoría se introducen los conceptos de la curvatura del espacio-tiempo como la causa de la interacción gravitatoria, el principio de equivalencia que dice que para todos los observadores locales inerciales las leyes de la relatividad especial son invariantes y la introducción del movimiento de una partícula por líneas geodésicas. La relatividad general no es la única teoría que describe la atracción gravitatoria, pero es la que más datos relevantes comprobables ha encontrado. Anteriormente, a la interacción gravitatoria se la describía matemáticamente por medio de una distribución de masas, pero en esta teoría no solo la masa percibe esta interacción, sino también la energía, mediante la curvatura del espacio-tiempo y por eso se necesita otro lenguaje matemático para poder describirla, el cálculo tensorial. Muchos fenómenos, como la curvatura de la luz por acción de la gravedad y la desviación en la órbita de Mercurio, son perfectamente predichos por esta formulación. La relatividad general también abrió otro campo de investigación en la física, conocido como cosmología y es ampliamente utilizado en la astrofísica.

El 7 de marzo de 2010, la Academia Israelí de Ciencias exhibió públicamente los manuscritos originales de Einstein (redactados en 1905). El documento, que contiene 46 páginas de textos y fórmulas matemáticas escritas a mano, fue donado por Einstein a la Universidad Hebrea de Jerusalén en 1925 con motivo de su inauguración.

Termodinámica

Esta sección es un extracto de Termodinámica[editar]
Transferencia de calor por convección.
Máquina térmica típica donde se puede observar la entrada desde una fuente de calor (caldera) a la izquierda y la salida a un disipador de calor (condensador) a la derecha. El trabajo se extrae en este caso mediante una serie de pistones.
Versión en color anotada de la máquina de calor Carnot original de 1824 que muestra el cuerpo caliente (caldera), el cuerpo de trabajo (sistema, vapor) y el cuerpo frío (agua), las letras etiquetadas de acuerdo con los puntos de parada en el ciclo de Carnot

La termodinámica es la rama de la física que describe los estados de equilibrio termodinámico a nivel macroscópico. El Diccionario de la lengua española de la Real Academia Española, por su parte, define la termodinámica como la rama de la física encargada del estudio de la interacción entre el calor y otras manifestaciones de la energía.​ Constituye una teoría fenomenológica, a partir de razonamientos deductivos, que estudia sistemas reales, sin modelizar y sigue un método experimental.​ Los estados de equilibrio se estudian y definen por medio de magnitudes extensivas tales como la energía interna, la entropía, el volumen o la composición molar del sistema,​ o por medio de magnitudes no-extensivas derivadas de las anteriores como la temperatura, presión y el potencial químico; otras magnitudes, tales como la imanación, la fuerza electromotriz y las asociadas con la mecánica de los medios continuos en general también se pueden tratar por medio de la termodinámica.

La termodinámica trata los procesos de transferencia de calor, que es una de las formas de energía y cómo se puede realizar un trabajo con ella. En esta área se describe cómo la materia en cualquiera de sus fases (sólido, líquido, gaseoso) va transformándose. Desde un punto de vista macroscópico de la materia, se estudia cómo esta reacciona a cambios en su volumen, presión y temperatura, entre otras magnitudes. La termodinámica se basa en cuatro[[principios de la termodinámica] los cuales son]]: el equilibrio termodinámico (o principio cero), el principio de conservación de la energía (primer principio), el aumento temporal de la entropía (segundo principio) y la imposibilidad del cero absoluto (tercer principio).

Una consecuencia de la termodinámica es lo que hoy se conoce como física estadística. Esta rama estudia, al igual que la termodinámica, los procesos de transferencia de calor, pero, al contrario a la anterior, desde un punto de vista molecular. La materia, como se conoce, está compuesta por moléculas, y el conocer el comportamiento de una sola de sus moléculas nos lleva a medidas erróneas. Por eso se debe tratar como un conjunto de elementos caóticos o aleatorios y se utiliza el lenguaje estadístico y consideraciones mecánicas para describir comportamientos macroscópicos de este conjunto molecular microscópico.

La termodinámica ofrece un aparato formal aplicable únicamente a estados de equilibrio,​ definidos como aquel estado hacia «el que todo sistema tiende a evolucionar y caracterizado porque en el mismo todas las propiedades del sistema quedan determinadas por factores intrínsecos y no por influencias externas previamente aplicadas».​Tales estados terminales de equilibrio son, por definición, independientes del tiempo, y todo el aparato formal de la termodinámica —todas las leyes y variables termodinámicas— se definen de tal modo que se podría decir que un sistema está en equilibrio si sus propiedades se pueden describir consistentemente empleando la teoría termodinámica.​Los estados de equilibrio son necesariamente coherentes con los contornos del sistema y las restricciones a las que esté sometido. Por medio de los cambios producidos en estas restricciones (esto es, al retirar limitaciones tales como impedir la expansión del volumen del sistema, impedir el flujo de calor, etc.), el sistema tenderá a evolucionar de un estado de equilibrio a otro;​ comparando ambos estados de equilibrio, la termodinámica permite estudiar los procesos de intercambio de masa y energía térmica entre sistemas térmicos diferentes.

Como ciencia fenomenológica, la termodinámica no se ocupa de ofrecer una interpretación física de sus magnitudes. La primera de ellas, la energía interna, se acepta como una manifestación macroscópica de las leyes de conservación de la energía a nivel microscópico, que permite caracterizar el estado energético del sistema macroscópico (macroestado).​ El punto de partida para la mayor parte de las consideraciones termodinámicas son los que postulan que la energía se puede intercambiar entre sistemas en forma de calor o trabajo, y que solo se puede hacer de una determinada manera. También se introduce una magnitud llamada entropía,​ que se define como aquella función extensiva de la energía interna, el volumen y la composición molar que toma valores máximos en equilibrio: el principio de maximización de la entropía define el sentido en el que el sistema evoluciona de un estado de equilibrio a otro.​ Es la física estadística, íntimamente relacionada con la termodinámica, la que ofrece una interpretación física de ambas magnitudes: la energía interna se identifica con la suma de las energías individuales de los átomos y moléculas del sistema, y la entropía mide el grado de orden y el estado dinámico de los sistemas, y tiene una conexión muy fuerte con la teoría de información.​ En la termodinámica se estudian y clasifican las interacciones entre diversos sistemas, lo que lleva a definir conceptos como sistema termodinámico y su contorno. Un sistema termodinámico se caracteriza por sus propiedades, relacionadas entre sí mediante las ecuaciones de estado. Estas se pueden combinar para expresar la energía interna y los potenciales termodinámicos, útiles para determinar las condiciones de equilibrio entre sistemas y los procesos espontáneos.

Con estas herramientas, la termodinámica describe cómo los sistemas reaccionan a los cambios en su entorno. Esto se puede aplicar a una amplia variedad de ramas de la ciencia y de la ingeniería, tales como motores, cambios de fase, reacciones químicas, fenómenos de transporte e incluso agujeros negros.

Mecánica cuántica

Esta sección es un extracto de Mecánica cuántica[editar]
Funciones de onda del electrón en un átomo de hidrógeno a diferentes niveles de energía. La mecánica cuántica no puede predecir la ubicación exacta de una partícula en el espacio, solo la probabilidad de encontrarla en diferentes lugares. Las áreas más brillantes representan una mayor probabilidad de encontrar el electrón.
Esquema de una función de onda monoelectrónica u orbital en tres dimensiones.
Esquema de un orbital en dos dimensiones.

La mecánica cuántica es la rama de la física que estudia la naturaleza a escalas espaciales pequeñas. Los sistemas atómicos y subatómicos, sus interacciones con la radiación electromagnética y otras fuerzas, en términos de cantidades observables. Se basa en la observación de que todas las formas de energía se liberan en unidades discretas o paquetes llamados cuantos. Estos cuantos tienen la característica de pertenecer todos a un grupo específico de bosones, estando cada uno ligado a una interacción fundamental. (Ej: el fotón pertenece a la electromagnética). Sorprendentemente, la teoría cuántica solo permite normalmente cálculos probabilísticos o estadísticos de las características observadas de las partículas elementales, entendidos en términos de funciones de onda. La ecuación de Schrödinger desempeña el papel en la mecánica cuántica que las leyes de Newton y la conservación de la energía hacen en la mecánica clásica. Es decir, la predicción del comportamiento futuro de un sistema dinámico y es una ecuación de onda en términos de una función de onda la que predice analíticamente la probabilidad precisa de los eventos o resultados.

En teorías anteriores de la física clásica, la energía era tratada únicamente como un fenómeno continuo, en tanto que la materia se supone que ocupa una región muy concreta del espacio y que se mueve de manera continua. Según la teoría cuántica, la energía se emite y se absorbe en cantidades discretas y minúsculas. Un paquete individual de energía, llamado cuanto, en algunas situaciones se comporta como una partícula de materia. Por otro lado, se encontró que las partículas exponen algunas propiedades ondulatorias cuando están en movimiento y ya no son vistas como localizadas en una región determinada, sino más bien extendidas en cierta medida. La luz u otra radiación emitida o absorbida por un átomo solo tiene ciertas frecuencias (o longitudes de onda), como puede verse en la línea del espectro asociado al elemento químico representado por tal átomo. La teoría cuántica demuestra que tales frecuencias corresponden a niveles definidos de los cuantos de luz, o fotones, y es el resultado del hecho de que los electrones del átomo solo pueden tener ciertos valores de energía permitidos. Cuando un electrón pasa de un nivel permitido a otro, una cantidad de energía es emitida o absorbida, cuya frecuencia es directamente proporcional a la diferencia de energía entre los dos niveles.

La mecánica cuántica surge tímidamente en los inicios del sigloXX dentro de las tradiciones más profundas de la física para dar una solución a problemas para los que las teorías conocidas hasta el momento habían agotado su capacidad de explicar, como la llamada catástrofe ultravioleta en la radiación de cuerpo negro predicha por la física estadística clásica y la inestabilidad de los átomos en el modelo atómico de Rutherford. La primera propuesta de un principio propiamente cuántico se debe a Max Planck en 1900, para resolver el problema de la radiación de cuerpo negro, que fue duramente cuestionado, hasta que Albert Einstein lo convierte en el principio que exitosamente pueda explicar el efecto fotoeléctrico. Las primeras formulaciones matemáticas completas de la mecánica cuántica no se alcanzan hasta mediados de la década de 1920, sin que hasta el día de hoy se tenga una interpretación coherente de la teoría, en particular del problema de la medición.

El formalismo de la mecánica cuántica se desarrolló durante la década de 1920. En 1924, Louis de Broglie propuso que, al igual que las ondas de luz presentan propiedades de partículas, como ocurre en el efecto fotoeléctrico, las partículas, también presentan propiedades ondulatorias. Dos formulaciones diferentes de la mecánica cuántica se presentaron después de la sugerencia de Broglie. En 1926, la mecánica ondulatoria de Erwin Schrödinger implica la utilización de una entidad matemática, la función de onda, que está relacionada con la probabilidad de encontrar una partícula en un punto dado en el espacio. En 1925, la mecánica matricial de Werner Heisenberg no hace mención alguna de las funciones de onda o conceptos similares, pero ha demostrado ser matemáticamente equivalente a la teoría de Schrödinger. Un descubrimiento importante de la teoría cuántica es el principio de incertidumbre, enunciado por Heisenberg en 1927, que pone un límite teórico absoluto en la precisión de ciertas mediciones. Como resultado de ello, la asunción clásica de los científicos de que el estado físico de un sistema podría medirse exactamente y utilizarse para predecir los estados futuros tuvo que ser abandonada. Esto supuso una revolución filosófica y dio pie a numerosas discusiones entre los más grandes físicos de la época.

La mecánica cuántica propiamente dicha no incorpora a la relatividad en su formulación matemática. La parte de la mecánica cuántica que incorpora elementos relativistas de manera formal para abordar diversos problemas se conoce como mecánica cuántica relativista o ya, en forma más correcta y acabada, teoría cuántica de campos (que incluye a su vez a la electrodinámica cuántica, cromodinámica cuántica y teoría electrodébil dentro del modelo estándar)​ y más generalmente, la teoría cuántica de campos en espacio-tiempo curvo. La única interacción elemental que no se ha podido cuantizar hasta el momento ha sido la interacción gravitatoria. Este problema constituye entonces uno de los mayores desafíos de la física del sigloXXI. La mecánica cuántica se combinó con la teoría de la relatividad en la formulación de Paul Dirac de 1928, lo que, además, predijo la existencia de antipartículas. Otros desarrollos de la teoría incluyen la estadística cuántica, presentada en una forma por Einstein y Bose (la estadística de Bose-Einstein) y en otra forma por Dirac y Enrico Fermi (la estadística de Fermi-Dirac); la electrodinámica cuántica, interesada en la interacción entre partículas cargadas y los campos electromagnéticos, su generalización, la teoría cuántica de campos y la electrónica cuántica.

La mecánica cuántica proporciona el fundamento de la fenomenología del átomo, de su núcleo y de las partículas elementales (lo cual requiere necesariamente el enfoque relativista). También su impacto en teoría de la información, criptografía y química ha sido decisivo entre esta misma.
Esta sección es un extracto de Anexo:Conceptos físicos fundamentales[editar]

Los conceptos físicos fundamentales son aquellos que aparecen en toda teoría física de la materia, y por tanto son conceptos que aparecen en teorías físicas muy diferentes que van desde la mecánica clásica a la teoría cuántica de campos pasando por la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica no-relativista. El carácter fundamental de estos conceptos se refleja precisamente en que están presentes en toda teoría física que describa razonablemente la materia, con independencia de los supuestos y simplificaciones introducidas.

En general un concepto físico es interpretable solo en virtud de la teoría física donde aparece. Así la descripción clásica de un gas o un fluido recurre al concepto de medio continuo aun cuando en realidad la materia está formada por átomos discretos, eso no impide que el concepto de medio continuo en el contexto de aplicación de la mecánica de fluidos o la mecánica de sólidos deformables no sea útil. Igualmente la mecánica newtoniana trata el campo gravitatorio como un campo de fuerzas, pero por otra parte la teoría de la relatividad general considera que no existen genuinamente fuerzas gravitatorias sino que los fenómenos gravitatorios son una manifestación de la curvatura del espacio-tiempo.

Si se examina una lista larga de conceptos físicos rápidamente se aprecia que muchos de ellos solo tienen sentido o son definibles con todo rigor en el contexto de una teoría concreta y por tanto no son conceptos fundamentales que deban aparecer en cualquier descripción física del universo. Sin embargo, un conjunto reducido de conceptos físicos aparecen tanto en la descripción de la física clásica, como en la descripción de la física relativista y la de la mecánica cuántica. Estos conceptos físicos que parecen necesarios en cualquier teoría física suficientemente amplia son los llamados conceptos físicos fundamentales, una lista no exhaustiva de los mismos podría ser: espacio, tiempo, energía, masa, carga eléctrica, etc.

Física teórica

Esta sección es un extracto de Física teórica[editar]
Emmy Noether, eminente física teórica. Revolucionó las teorías de anillos, cuerpos y álgebras. El teorema que lleva su nombre, teorema de Noether, formulado por ella misma, explica la conexión fundamental entre la simetría en física y las leyes de conservación.

La física teórica es la rama de la física que elabora teorías y modelos usando el lenguaje matemático con el fin de explicar y comprender fenómenos físicos, aportando las herramientas necesarias no solo para el análisis sino para la predicción del comportamiento de los sistemas físicos. El objetivo de la física teórica es comprender el universo elaborando modelos matemáticos y conceptuales de la realidad que se utilizan para racionalizar, explicar y predecir los fenómenos de la naturaleza, planteando una teoría física de la realidad.

Aunque trabajos anteriores se pueden considerar parte de esta disciplina, la física teórica cobra especial fuerza desde la formulación de la mecánica analítica (Joseph-Louis de Lagrange, William Rowan Hamilton) y adquiere una relevancia de primera línea a partir de las revoluciones cuántica y relativista de principios del siglo XX (por ejemplo la bomba atómica fue una predicción de la física teórica).

La cultura de la investigación en física en los últimos tiempos se ha especializado tanto que ha dado lugar a una separación de los físicos que se dedican a la teoría y otros que se dedican a los experimentos. Los teóricos trabajan en la búsqueda de modelos matemáticos que expliquen los resultados experimentales y que ayuden a predecir resultados futuros. Así pues, teoría y experimentos están relacionados íntimamente. El progreso en física a menudo ocurre cuando 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 tiene una importante relación con la física matemática, en esta última se pone énfasis en analizar las propiedades de las estructuras matemáticas empleadas en la física teórica, y en teorizar posibles generalizaciones que puedan servir como descripciones matemáticas más complejas y generales de los sistemas estudiados en la física teórica. La física teórica está muy relacionada con las matemáticas ya que estas suministran 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 matemáticas son áreas de investigación activas.

Los teóricos pueden concebir conceptos tales como universos paralelos, espacios multidimensionales, minúsculas cuerdas que vibran o la teoría del todo y a partir de ahí, realizar hipótesis físicas.

Física de la materia condensada

Esta sección es un extracto de Física de la materia condensada[editar]
Celda hexagonal del niobato de litio.

La física de la materia condensada es la rama de la física que estudia las características físicas macroscópicas de la materia, tales como la densidad, la temperatura, la dureza o el color de un material. En particular, se refiere a las fases «condensadas» que aparecen siempre en que el número de constituyentes en un sistema sea extremadamente grande y que las interacciones entre los componentes sean fuertes, a diferencia de estar libres sin interactuar. Los ejemplos más familiares de fases condensadas son los sólidos y los líquidos, que surgen a partir de los enlaces y uniones causados por interacciones electromagnéticas entre los átomos. Entre las fases condensadas más exóticas se cuentan las fases superfluidas y el condensado de Bose-Einstein, que se encuentran en ciertos sistemas atómicos sometidos a temperaturas extremadamente bajas, la fase superconductora exhibida por los electrones de la conducción en ciertos materiales, y las fases ferromagnética y antiferromagnética de espines en redes atómicas. La física de la materia condensada busca hacer relaciones entre las propiedades macroscópicas, que se pueden medir y el comportamiento de sus constituyentes a nivel microscópico o atómico y así comprender mejor las propiedades de los materiales.

La física de la materia condensada es la rama más extensa de la física contemporánea. Como estimación, un tercio de todos los físicos norteamericanos se identifica a sí mismo como físicos trabajando en temas de la materia condensada. Históricamente, dicho campo nació a partir de la física del estado sólido, que ahora es considerado como uno de sus subcampos principales. El término física condensada de la materia fue acuñado, al parecer, por Philip Anderson, cuando renombró a su grupo de investigación, hasta entonces teoría del estado sólido, en 1967. En 1978, la División de Física del Estado Sólido de la American Physical Society fue renombrada como División de Física de Materia Condensada. La física de la materia condensada tiene una gran superposición con áreas de estudio de la química, la ciencia de materiales, la nanotecnología y la ingeniería.

Una de las razones para que la física de materia condensada reciba tal nombre es que muchos de los conceptos y técnicas desarrollados para estudiar sólidos se aplican también a sistemas fluidos. Por ejemplo, los electrones de conducción en un conductor eléctrico forman un tipo de líquido cuántico que tiene esencialmente las mismas características que un fluido conformado por átomos. De hecho, el fenómeno de la superconductividad, en el cual los electrones se condensan en una nueva fase fluida en la cual puedan fluir sin disipación, presenta una gran analogía con la fase superfluida que se encuentra en el helio-3 a muy bajas temperaturas.

Física molecular

Esta sección es un extracto de Física molecular[editar]
Estructura del diamante.
Compuestos formados por moléculas

La física molecular es la rama de la física que estudia los problemas relacionados con la estructura atómica de la materia y su interacción con el medio, es decir con la materia o la luz.

Por ejemplo, se tratan problemas como dinámica y de reacciones, dispersión, interacciones con campos electromagnéticos estáticos y dinámicos, enfriamiento y atrapamiento de átomos, interferometría atómica, interacciones de haces de iones y átomos con superficies y sólidos. Además, tiene múltiples conexiones con la biología, la fisicoquímica, las ciencias de los materiales, la óptica, la física de la atmósfera, la física del plasma y la astrofísica, entre otras. Desempeña un papel fundamental en la solución de preguntas fundamentales sin resolver en el estudio de los átomos y las moléculas.

La física molecular incluye tratamientos tanto clásicos como cuánticos, ya que puede tratar sus problemas desde puntos de vista microscópicos o macroscópicos.

Física atómica

Esta sección es un extracto de Física atómica[editar]
Modelo de explicación de la emisión alfa.

La física atómica es la rama de la física que estudia las propiedades y el comportamiento de los átomos (electrones y núcleos atómicos) así como las interacciones materia-materia y luz-materia en la escala de átomos individuales. El estudio de la física atómica incluye a los iones, así como a los átomos neutros y a cualquier otra partícula que sea considerada parte de los átomos. La física atómica incluye tratamientos tanto clásicos como cuánticos, ya que puede tratar sus problemas desde puntos de vista microscópicos y macroscópicos.

La física atómica y la física nuclear tratan cuestiones distintas, la primera trata con todas las partes del átomo, mientras que la segunda lo hace solo con el núcleo del átomo, siendo este último especial por su complejidad. Se podría decir que la física atómica trata con las fuerzas electromagnéticas del átomo y convierte al núcleo en una partícula puntual, con determinadas propiedades intrínsecas de masa, carga y espín.

La investigación actual en física atómica se centra en actividades tales como el enfriamiento y captura de átomos e iones, lo cual es interesante para eliminar «ruido» en las medidas y evitar imprecisiones a la hora de realizar otros experimentos o medidas (por ejemplo, en los relojes atómicos); aumentar la precisión de las mediciones de constantes físicas fundamentales, lo cual ayuda a validar otras teorías como la relatividad o el modelo estándar; medir los efectos de correlación electrónica en la estructura y dinámica atómica y la medida y comprensión del comportamiento colectivo de los átomos de gases que interactúan débilmente (por ejemplo, en un condensado de Bose-Einstein de pocos átomos).

Física nuclear

Esta sección es un extracto de Física nuclear[editar]

La física nuclear es una rama de la física que estudia las propiedades, comportamiento e interacciones de los núcleos atómicos. En un contexto más amplio, se define la física nuclear y de partículas como la rama de la física que estudia la estructura fundamental de la materia y las interacciones entre las partículas subatómicas.

La física nuclear es conocida mayoritariamente por el aprovechamiento de la energía nuclear en centrales nucleares y en el desarrollo de armas nucleares, tanto de fisión nuclear como de fusión nuclear, pero este campo ha dado lugar a aplicaciones en diversos campos, incluyendo medicina nuclear e imágenes por resonancia magnética, ingeniería de implantación de iones en materiales y datación por radiocarbono en geología y arqueología.

Física de partículas o de altas energías

Esta sección es un extracto de Física de partículas[editar]
Diagrama de Feynman de una desintegración beta, proceso mediante el cual un neutrón puede convertirse en protón. En la figura, uno de los tres quarks del neutrón de la izquierda (quark d en azul) emite una partícula W-, pasando a ser un quark (u); la partícula emitida (W-) se desintegra en un antineutrino y un electrón.
La física de partículas es la rama de la física que estudia los componentes elementales de la materia y las interacciones entre ellos.​ Se conoce a esta rama también como física de altas energías, debido a que a muchas de estas partículas solo se les puede ver en grandes colisiones provocadas en los aceleradores de partículas.

En la actualidad, las partículas elementales se clasifican siguiendo el llamado modelo estándar en dos grandes grupos: bosones y fermiones. Los bosones tienen espín entero (0, 1 o 2) y son las partículas que interactúan con la materia, mientras que los fermiones tienen espín semientero (1/2 o 3/2) y son las partículas constituyentes de la materia. En el modelo estándar se explica cómo las interacciones fundamentales en forma de partículas (bosones) interactúan con las partículas de materia (fermiones). Así, el electromagnetismo tiene su partícula llamada fotón, la interacción nuclear fuerte tiene al gluón, la interacción nuclear débil a los bosones W y Z y la gravedad a una partícula hipotética llamada gravitón. Entre los fermiones hay más variedad; se encuentran dos tipos: los leptones y los quarks. En conjunto, el modelo estándar contiene 24 partículas fundamentales que constituyen la materia (12 pares de partículas y sus correspondientes anti-partículas) junto con tres familias de bosones de gauge responsables de transportar las interacciones.

Los principales centros de estudio sobre partículas son el Laboratorio Nacional Fermi o Fermilab, en Estados Unidos y el Centro Europeo para la Investigación Nuclear o CERN, en la frontera entre Suiza y Francia. En estos laboratorios lo que se logra es obtener energías similares a las que se cree que existieron en el Big Bang y así se intenta tener cada vez más pruebas del origen del universo.

Astrofísica

Esta sección es un extracto de Astrofísica[editar]
Este artículo o sección necesita referencias que aparezcan en una publicación acreditada.
Este aviso fue puesto el 2 de diciembre de 2013.

La astrofísica es el desarrollo y estudio de la física aplicada a la astronomía.​ Estudia las estrellas, los planetas, las galaxias, los agujeros negros y demás objetos astronómicos como cuerpos de la física, incluyendo su composición, estructura y evolución. La astrofísica emplea la física para explicar las propiedades y fenómenos de los cuerpos estelares a través de sus leyes, fórmulas y magnitudes.

El inicio de la astrofísica fue posiblemente en el siglo XIX cuando gracias a los espectros se pudo averiguar la composición física de las estrellas. Una vez que se comprendió que los cuerpos celestes están compuestos de los mismos que conforman la Tierra y que las mismas leyes de la física y de la química se aplican a ellos, nace la astrofísica como una aplicación de la física a los fenómenos observados por la astronomía. La astrofísica se basa, pues, en la asunción de que las leyes de la física y la química son universales, es decir, que son las mismas en todo el universo.

Debido a que la astrofísica es un campo muy amplio, los astrofísicos aplican normalmente muchas disciplinas de la física, incluyendo la física nuclear (véase Nucleosíntesis estelar), la física relativísta, la mecánica clásica, el electromagnetismo, la física estadística, la termodinámica, la mecánica cuántica, la física de partículas, la física atómica y molecular. Además, la astrofísica está íntimamente vinculada con la cosmología, que es el área que pretende describir el origen del universo.

Esta área, junto a la física de partículas, es una de las áreas más estudiadas y más apasionantes del mundo contemporáneo de la física. Desde que el telescopio espacial Hubble nos brindó detallada información de los más remotos confines del universo, los físicos pudieron tener una visión más objetiva de lo que hasta ese momento eran solo teorías.

En la actualidad, todos o casi todos los astrónomos tienen una sólida formación en física y las observaciones siempre se ponen en su contexto astrofísico, así que los campos de la astronomía y astrofísica están frecuentemente enlazados. Tradicionalmente, la astronomía se centra en la comprensión de los movimientos de los objetos, mientras que la astrofísica busca explicar su origen, evolución y comportamiento. Actualmente, los términos «astronomía» y «astrofísica» se suelen usar indistintamente para referirse al estudio del universo.

Biofísica

Esta sección es un extracto de Biofísica[editar]
Este artículo o sección necesita referencias que aparezcan en una publicación acreditada.
Este aviso fue puesto el 13 de junio de 2017.
La biofísica podría describir físicamente lo que ocurre en nuestro cerebro.

La biofísica es la ciencia que estudia la biología con los principios y métodos de la física.​ Al aplicar el carácter probabilístico de la mecánica cuántica a sistemas biológicos, se obtienen métodos puramente físicos para la explicación de propiedades biológicas.

Se discute si la biofísica es una rama de la física, de la biología o de ambas.​ Se puede decir que el intercambio de conocimientos es únicamente en dirección a la biología, ya que esta se ha ido enriqueciendo de los conceptos físicos y no viceversa.​ Desde un punto de vista se puede concebir que los conocimientos y enfoques acumulados en la física «pura» se pueden aplicar al estudio de sistemas biológicos.​ En ese caso la biofísica le aporta conocimientos a la biología, pero no a la física.​ Sin embargo, la biofísica ofrece a la física evidencia experimental que permite corroborar teorías. Ejemplos en ese sentido son la física de la audición, la biomecánica, los motores moleculares, comunicación molecular, entre otros campos de la biología abordada por la física. La biomecánica, por ejemplo, consiste en la aplicación de conceptos de la dinámica clásica y la mecánica de sólidos deformables al comportamiento cinemático, dinámico y estructural de las diferentes partes del cuerpo.

Se estima que durante los inicios del siglo XXI, la confluencia de físicos, biólogos y químicos a los mismos laboratorios aumentará. Los estudios en neurociencia, por ejemplo, han aumentado y cada vez han tenido mayores frutos desde que se comenzó a implementar las leyes del electromagnetismo, la óptica y la física molecular al estudio de las neuronas.

Otros estudios consideran que existen ramas de la física que se deben desarrollar a profundidad como problemas físicos específicamente relacionados con la materia viviente.​ Así, por ejemplo, los polímeros biológicos (como las proteínas) no son lo suficientemente grandes como para poderlos tratar como un sistema mecánico, a la vez que no son lo suficientemente pequeños como para tratarlos como moléculas simples en solución. Los cambios energéticos que ocurren durante una reacción química catalizada por una enzima, o fenómenos como el acoplamiento químico-osmótico parecen requerir más de un enfoque físico teórico profundo que de una evaluación biológica.

Entre esos dos extremos aparecen problemas como la generación y propagación del impulso nervioso donde se requiere un pensamiento biológico, más un pensamiento físico así como algo cualitativamente nuevo que aparece con la visión integradora del problema.

Una subdisciplina de la biofísica es la dinámica molecular, que intenta explicar las propiedades químicas de las biomoléculas a través de su estructura y sus propiedades dinámicas y de equilibrio.

Resumen de las disciplinas físicas

Clasificación de la física con respecto a teorías:

Artículo principal: Magnitud física

Las unidades indicadas para cada magnitud son las utilizadas en el Sistema Internacional de Unidades.

  1. Manzanelli, Lara (2008). Fundamentos de Física, Volumen 2 6a.ed. Cengage Learning. ISBN 978-970-686-863-3.
  2. Serway, Raymond A. (2008). Fundamentos de Física, Volumen 2 6a.ed. Cengage Learning. ISBN 978-970-686-863-3.
  3. «Definición de físico, ca». Diccionario de la lengua española. RAE. Consultado el 14 de noviembre de 2018.
  4. Manzanelli, Lara (2010). «Medidas y vectores». En W. H. FREEMAN AND COMPANY, New York and Basingstoke, ed. Física para la ciencia y la tecnología. 08029 Barcelona. ESPAÑA: Reverté. p. p.1. ISBN 978-84-291-4421-5.
  5. Tipler Paul A. (1995). Física. España- Barcelona: Editorial Reverté, S. A.
  6. Serway Raimond, Faunghn Jerry (2005). Física - Sexta Edición. Thompson. ISBN 970-686-377-X.
  7. Serway R. A y Jewett J. W. Jr (2009). Física para ciencias e ingeniería con Física Moderna. México D. F: Cengage Learning, Inc.
  8. Hecht, Eugene (1980). Física en Perspectiva. Addison - Wesley Iberoamericana. ISBN 0-201-64015-5.
  9. Young Hugh D. y Freedman Roger A. (2009). Física universitaria con Física moderna. México: Pearson Educación, S.A. ISBN 978-607-442-304-4.
  10. Hewitt, Paul (1995). «A cerca de la ciencia». Física Conceptual - Segunda Edición. Addison - Wesley Iberoamericana. ISBN 0-201-62595-4.
  11. «Discurso sobre la física experimental natural».
  12. Young y Freedman, 2014, p. 2 "La física es una ciencia experimental. Los físicos observan los fenómenos de la naturaleza y tratan de encontrar patrones que relacionen estos fenómenos."
  13. Rolando Delgado Castillo, Francisco A. Ruiz Martínez (Universidad de Cienfuegos). «De Aristóteles a Ptolomeo». Archivado desde el original el 12 de enero de 2005. Consultado el 29 de enero de 2008.
  14. Rolando Delgado Castillo, Francisco A. Ruiz Martínez (Universidad de Cienfuegos). «Ideas físicas en el Medioevo». Archivado desde el original el 12 de enero de 2005. Consultado el 29 de enero de 2008.
  15. Michael Fowler (1995). «Isaac Newton»(en inglés). Consultado el 31 de enero de 208.
  16. Rolando Delgado Castillo, Francisco A. Ruiz Martínez (Universidad de Cienfuegos). «La física del siglo XVIII». Archivado desde el original el 12 de enero de 2005. Consultado el 1 de febrero de 2008.
  17. Rolando Delgado Castillo, Francisco A. Ruiz Martínez (Universidad de Cienfuegos). «Nuevo Paradigma electromagnético en el siglo XIX». Archivado desde el original el 12 de enero de 2005. Consultado el 1 de febrero de 2008.
  18. Sánchez Ron, José Manuel. (1993) Espacio, tiempo y atómos. Relatividad y mecánica cuántica, pág. 32. Ediciones AKAL En Google Books. Consultado el 6 de abril de 2013.
  19. Rolando Delgado Castillo, Francisco A. Ruiz Martínez (Universidad de Cienfuegos). «La física del siglo XX». Archivado desde el original el 12 de enero de 2005. Consultado el 1 de febrero de 2008.
  20. Error en la cita: Etiqueta <ref> no válida; no se ha definido el contenido de las referencias llamadas krupp2003
  21. Aaboe, 1991
  22. Clagett, 1995
  23. Thurston, 1994
  24. Singer, 2008, p. 35
  25. Lloyd, 1970, pp. 108-109
  26. Lindberg, 1992.
  27. archive.org/web/20160111105753/http://homepages.wmich.edu/~mcgrew/philfall. htm «John Philoponus, Commentary on Aristotle's Physics». Archivado desde wmich.edu/~mcgrew/philfall.htm el original el 11 de enero de 2016. Consultado el 15 April 2018.
  28. Galileo (1638). Dos nuevas ciencias. «para comprender mejor hasta qué punto es concluyente la demostración de Aristóteles, podemos, en mi opinión, negar sus dos supuestos. Y en cuanto a la primera, dudo mucho que Aristóteles haya comprobado alguna vez mediante un experimento si es cierto que dos piedras, una de las cuales pesa diez veces más que la otra, si se las deja caer, en el mismo instante, desde una altura de, digamos, 100 codos, diferirían tanto en velocidad que cuando la más pesada hubiera llegado al suelo, la otra no habría caído más de 10 codos.
    Simp. - Su lenguaje parece indicar que había probado el experimento, porque dice: Vemos el más pesado; ahora la palabra ver muestra que había hecho el experimento.
    Sagr. - Pero yo, Simplicio, que he hecho la prueba, puedo asegurar[107] que una bala de cañón que pesa una o doscientas libras, o incluso más, no llegará al suelo ni siquiera un palmo por delante de una bala de mosquete que sólo pesa media libra, siempre que ambas se dejen caer desde una altura de 200 codos
  29. edu/entries/philoponus/ «John Philoponus». The Stanford Encyclopedia of Philosophy. Metaphysics Research Lab, Stanford University. 2018.
  30. «John Buridan». The Stanford Encyclopedia of Philosophy. Metaphysics Research Lab, Stanford University. 2018.
  31. Smith, 2001, Libro I [6.85], [6.86], p. 379; Libro II, [3.80], p. 453.
  32. Howard y Rogers, 1995, pp. 6-7
  33. Ben-Chaim, 2004
  34. Guicciardini, 1999
  35. El cálculo fue desarrollado de forma independiente más o menos al mismo tiempo por Gottfried Wilhelm Leibniz; mientras que Leibniz fue el primero en publicar su trabajo y en desarrollar gran parte de la notación utilizada para el cálculo en la actualidad, Newton fue el primero en desarrollar el cálculo y aplicarlo a los problemas físicos. Véase también controversia sobre el cálculo de Leibniz-Newton
  36. Allen, 1997
  37. «La revolución industrial». Schoolscience.org, Instituto de Física. Archivado desde el original el 7 de abril de 2014. Consultado el 1 de abril de 2014.
  38. Tipler y Llewellyn, 2003, pp. 269, 477, 561
  39. Tipler y Llewellyn, 2003, pp. 1-4, 115, 185-187
  40. Noll señala que algunas universidades siguen utilizando este título.
  41. Noll, Walter (23 June 2006). «Sobre el pasado y el futuro de la filosofía natural». Journal of Elasticity 84 (1): 1-11. S2CID 121957320. doi:10.1007/s10659-006-9068-y. Archivado desde pdf el original el 18 April 2016.
  42. Rosenberg, 2006, Capítulo 1
  43. Godfrey-Smith, 2003, Capítulo 14: "Bayesianismo y teorías modernas de la evidencia"
  44. Godfrey-Smith, 2003, Capítulo 15: "¿Empirismo, naturalismo y realismo científico?"
  45. Laplace, 1951
  46. Schrödinger, 1983
  47. Schrödinger, 1995
  48. Hawking y Penrose, 1996, p. 4 "Creo que Roger es un platonista de corazón, pero debe responder por sí mismo"
  49. Penrose, 2004
  50. et al., Hawking
  51. «acoustics». Encyclopædia Britannica. Archivado desde el original el 18 de junio de 2013. Consultado el 14 de junio de 2013.
  52. «Bioacústica - la Revista Internacional del Sonido Animal y su Grabación». Taylor & Francis. Archivado desde info/ el original el 5 de septiembre de 2012. Consultado el 31 de julio de 2012.
  53. Acoustical Society of America (ed.). «La acústica y usted (¿Una carrera en acústica?)». Archivado desde el original el 4 de septiembre de 2015. Consultado el 21 de mayo de 2013.
  54. Tipler y Llewellyn, 2003, pp. 269, 477, 561
  55. Tipler y Llewellyn, 2003, pp. 1-4, 115, 185-187
  56. Dyson, F W.; Eddington, A. S.; Davidson, C. (1 de enero de 1920). «A Determination of the Deflection of Light by the Sun's Gravitational Field, from Observations Made at the Total Eclipse of May 29, 1919». Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences(en inglés) 220 (571-581): 291-333. ISSN 1364-503X. doi:10.1098/rsta.1920.0009. Consultado el 7 de mayo de 2019.
  57. Fernando O. Minotti (2004). «Apuntes de Mecánica Clásica». Consultado el 31 de enero de 2008.
  58. Marion, Jerry B. (1984). Dinámica clásica de las partículas y sistemas. Reverté. ISBN 8429140948. OCLC 991783900. Consultado el 7 de mayo de 2019.
  59. Shahen Hacyan (1995). Relatividad para principiantes. Fondo de Cultura Económica. ISBN 968-16-3152-8.
  60. El Universal (Venezuela). «Exponen en Israel manuscrito de la teoría de la relatividad de Einstein». El Universal. Consultado el 7 de marzo de 2010.
  61. Agencia EFE. «El manuscrito de la teoría de la relatividad expuesto por primera vez». Agencia EFE, alojado por Google. Archivado desde el original el 10 de marzo de 2010. Consultado el 7 de marzo de 2010.
  62. Gavin Rabinowitz. «Einstein's theory of relativity on display for first time»(en inglés). Agencia AFP, alojado por Google. Archivado desde el original el 9 de marzo de 2010. Consultado el 7 de marzo de 2010.
  63. Real Academia Española y Asociación de Academias de la Lengua Española. «termodinámica». Diccionario de la lengua española (23.ª edición).
  64. Ver R.RIVAS, 1986.
  65. Callen, H., Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics, 2nd Ed., Wiley, 1985
  66. Asaro, R., Lubarda, V., Mechanics of Solids and Materials, Cambridge University Press (2006)
  67. «Conceptos básicos de Termodinámica». Consultado el 1 de febrero de 2008.
  68. «teoría cinética de los gases». Consultado el 1 de febrero de 2008.
  69. Reif, F., Fundamentals of Statistical and Thermal Physics, McGraww-Hill, New York, 1985, pag. 3
  70. Cfr.Callen, H., 1985; Reif, F., 1985
  71. Reif, F., Fundamentals of Statistical and Thermal Physics, McGraw-Hill, New York, 1985
  72. La entropía se define en termodinámica moderna para sistemas que se encuentran en equilibrio termodinámico y fuera de él no tiene sentido.
  73. Cfr. Callen, H., 1985
  74. Cfr. Reif, F, 1985
  75. Halzen, Francis; Martin, Alan Douglas (1984). Universidad de Wisconsin, ed. Quarks and Lepons: An Introducory Course in Modern Particle Physics. Universidad de Durham. Canadá: Wiley. pp. 396. ISBN 9780471887416.
  76. «Campos y Partículas». 2000. Archivado desde el original el 12 de febrero de 2008. Consultado el 27 de febrero de 2008.
  77. «Partículas elementales». Enciclopedia Encarta. 2007. Consultado el 28 de febrero de 2008.
  78. Particle Data Group (1999). «La aventura de las partículas». Archivado desde el original el 3 de abril de 2008. Consultado el 3 de febrero de 2008.
  79. Ma José Guerrero (Instituto de Física Teórica UAM). «Partículas elementales». Consultado el 3 de febrero de 2008.
  80. «¿Qué es la Astrofísica?». Consultado el 19 de febrero de 2015.
  81. «ASTROFISICA:(1,2,3) Introducción, Historia, Teorías físicas implicadas». Consultado el 19 de febrero de 2015.
  82. Gustavo Yepes (UAM). «Física del Espacio». Consultado el 5 de febrero de 2008.
  83. Pedro J. Hernández (2003). «La nueva cosmología». Consultado el 5 de febrero de 2008.
  84. «Biophysics | science». Encyclopedia Britannica(en inglés). Consultado el 26 de julio de 2018.
  85. Zhou HX (March 2011). «Q&A: What is biophysics?». BMC Biology 9: 13. PMC 3055214. PMID 21371342. doi:10.1186/1741-7007-9-13.
  86. «the definition of biophysics». www.dictionary.com(en inglés). Consultado el 26 de julio de 2018.
  87. «Biofísica». Enciclopedia Libre Universal en Español. Consultado el 25 de marzo de 2019.
  88. Néstor Parga (Departamento de Física Teórica UAM). «Biofísica y el cerebro». Consultado el 5 de febrero de 2008.

Física
física, estudio, propiedades, fundamentales, energía, materia, idioma, vigilar, editar, este, artículo, trata, sobre, disciplina, académica, para, tratado, aristóteles, véase, aristóteles, física, latín, physica, este, griego, antiguo, φυσικός, physikós, natur. Fisica estudio de las propiedades fundamentales de la energia y la materia Idioma Vigilar Editar Este articulo trata sobre la disciplina academica Para el tratado de Aristoteles vease Fisica Aristoteles La fisica del latin physica y este del griego antiguo fysikos physikos natural relativo a la naturaleza 3 es la ciencia natural que estudia los componentes fundamentales del universo la energia la materia la fuerza el movimiento el espacio tiempo las magnitudes fisicas las propiedades fisicas y las interacciones fundamentales 4 La fisica es una ciencia basica estrechamente vinculada con las matematicas y la logica en la formulacion y cuantificacion de sus principios y leyes fisicas 5 cita requerida La Fisica explica con un numero limitado de leyes las relaciones entre materia y energia del Universo abarcando desde fenomenos que incluyen particulas subatomicas hasta fenomenos como el nacimiento de una estrella 1 El objetivo de la ciencia es por una parte una comprension lo mas completa posible de la conexion entre las experiencias de los sentidos en su totalidad y por otra la obtencion de dicho objetivo usando un numero minimo de conceptos y relaciones primarios Albert Einstein 2 Si he logrado ver mas lejos ha sido porque he subido a hombros de gigantes Isaac Newton Cita original de Bernardo de Chartres El alcance de la fisica es extraordinariamente amplio y puede incluir estudios tan diversos como la mecanica cuantica la fisica teorica o la optica 6 La fisica moderna se orienta a una especializacion creciente donde los investigadores tienden a enfocar areas particulares mas que a ser universalistas como lo fueron Albert Einstein o Lev Landau que trabajaron en una multiplicidad de areas 7 cita requerida La fisica es tal vez la mas antigua de todas las disciplinas academicas ya que la astronomia es una de sus subdisciplinas Tambien comenzo hace mas de dos mil anos con los primeros trabajos de filosofos griegos En los ultimos dos milenios la fisica fue considerada parte de lo que ahora llamamos filosofia quimica y ciertas ramas de las matematicas y la biologia pero durante la revolucion cientifica en el siglo XVII se convirtio en una ciencia moderna unica por derecho propio Sin embargo en algunas esferas como la fisica matematica y la quimica cuantica los limites de la fisica con otras ramas de la ciencia siguen siendo dificiles de distinguir La formulacion de las teorias sobre las leyes que gobiernan el Universo ha sido un objetivo central de la fisica desde tiempos remotos con la filosofia del empleo sistematico de experimentos cuantitativos de observacion y prueba como fuente de verificacion La clave del desarrollo historico de la fisica incluye hitos como la ley de la gravitacion universal y la mecanica clasica de Newton la comprension de la naturaleza de la electricidad y su relacion con el magnetismo de Faraday la teoria de la relatividad especial y teoria de la relatividad general de Einstein el desarrollo de la termodinamica con James Prescott Joule y Sadi Carnot y el modelo de la mecanica cuantica a los niveles de la fisica atomica y subatomica con Louis Victor de Broglie Heisenberg y Erwin Schrodinger 8 Esta disciplina incentiva competencias metodos y una cultura cientifica que permiten comprender nuestro mundo fisico y viviente para luego actuar sobre el Sus procesos cognitivos se han convertido en protagonistas del saber y hacer cientifico y tecnologico general ayudando a conocer teorizar experimentar y evaluar actos dentro de diversos sistemas clarificando causa y efecto en numerosos fenomenos De esta manera la fisica contribuye a la conservacion y preservacion de recursos facilitando la toma de conciencia y la participacion efectiva y sostenida de la sociedad en la resolucion de sus propios problemas 9 cita requerida La fisica es significativa e influyente no solo debido a que los avances en la comprension a menudo se han traducido en nuevas tecnologias sino tambien a que las nuevas ideas en la fisica resuenan con las demas ciencias las matematicas y la filosofia cita requerida La fisica no es solo una ciencia teorica es tambien una ciencia experimental Como toda ciencia busca que sus conclusiones puedan ser verificables mediante experimentos y que la teoria pueda realizar predicciones de experimentos futuros basados en observaciones previas Dada la amplitud del campo de estudio de la fisica asi como su desarrollo historico con relacion a otras ciencias se la puede considerar la ciencia fundamental o central ya que incluye dentro de su campo de estudio a la quimica la biologia y la electronica ademas de explicar sus fenomenos 10 La fisica en su intento de describir los fenomenos naturales con exactitud y veracidad ha llegado a limites impensables el conocimiento actual abarca desde la descripcion de particulas fundamentales microscopicas hasta el nacimiento de las estrellas en el universo e incluso el poder conocer con una gran probabilidad lo que acontecio en los primeros instantes del nacimiento de nuestro universo por citar unos pocos campos 11 Los avances en fisica a menudo permiten avances en nuevas tecnologias Por ejemplo los avances en la comprension del electromagnetismo la fisica del estado solido y la fisica nuclear llevaron directamente al desarrollo de nuevos productos que han transformado drasticamente la sociedad actual como la television las computadoras los electrodomesticos y las armas nucleares los avances en termodinamica llevaron al desarrollo de la industrializacion y los avances en mecanica inspiraron el desarrollo del calculo 12 Indice 1 Historia 1 1 Astronomia antigua 1 2 Filosofia natural 1 3 Fisica medieval e islamica 1 4 Fisica clasica 1 5 Fisica moderna 2 Filosofia 3 Teorias basicas 3 1 En la fisica clasica 3 2 En la fisica moderna 3 3 Diferencia entre la fisica clasica y la moderna 4 Ramas 4 1 Mecanica clasica 4 2 Electromagnetismo 4 3 Relatividad 4 4 Termodinamica 4 5 Mecanica cuantica 5 Conceptos fisicos fundamentales 6 Areas de investigacion 6 1 Fisica teorica 6 2 Fisica de la materia condensada 6 3 Fisica molecular 6 4 Fisica atomica 6 5 Fisica nuclear 6 6 Fisica de particulas o de altas energias 6 7 Astrofisica 6 8 Biofisica 6 9 Resumen de las disciplinas fisicas 7 Principales magnitudes fisicas 8 Vease tambien 9 Referencias 10 Bibliografia 11 Enlaces externosHistoria EditarEsta seccion es un extracto de Historia de la fisica editar Este articulo o seccion necesita referencias que aparezcan en una publicacion acreditada Este aviso fue puesto el 25 de julio de 2018 Isaac Newton Galileo Galilei y Albert Einstein La historia de la fisica abarca los esfuerzos y estudios realizados por las personas que han tratado de entender el porque de la naturaleza y los fenomenos que en ella se observan el paso de las estaciones el movimiento de los cuerpos y de los astros los fenomenos climaticos las propiedades de los materiales entre otros Gracias a su vasto alcance y a su extensa historia la fisica es clasificada como una ciencia fundamental Esta disciplina cientifica se puede dedicar a describir las particulas mas pequenas o a explicar como nace una luna La mayoria de las civilizaciones de la antiguedad trataron desde un principio de explicar el funcionamiento de su entorno miraban las estrellas y pensaban como ellas podian regir su mundo Esto llevo a muchas interpretaciones de caracter mas filosofico que fisico no en vano en esos momentos a la fisica se le llamaba filosofia natural Muchos filosofos se encuentran en el desarrollo primitivo de la fisica como Aristoteles Tales de Mileto o Democrito ya que fueron los primeros en tratar de buscar algun tipo de explicacion a los fenomenos que les rodeaban 13 Las primeras explicaciones que aparecieron en la antiguedad se basaban en consideraciones puramente filosoficas sin verificarse experimentalmente Algunas interpretaciones equivocadas como la hecha por Claudio Ptolomeo en su famoso Almagesto La Tierra esta en el centro del Universo y alrededor de ella giran los astros perduraron durante miles de anos A pesar de que las teorias descriptivas del universo que dejaron estos pensadores eran erradas en sus conclusiones estas tuvieron validez por mucho tiempo casi dos mil anos en parte por la aceptacion de la Iglesia catolica de varios de sus preceptos como la teoria geocentrica 14 Dominios basicos de la fisica Esta etapa denominada oscurantismo en la ciencia de Europa termina cuando el canonigo y cientifico Nicolas Copernico quien es considerado padre de la astronomia moderna recibe en 1543 la primera copia de su libro titulado De Revolutionibus Orbium Coelestium A pesar de que Copernico fue el primero en formular teorias plausibles es otro personaje al cual se le considera el padre de la fisica como la conocemos ahora Un catedratico de matematicas de la Universidad de Pisa a finales del siglo XVI cambiaria la historia de la ciencia empleando por primera vez experimentos para comprobar sus afirmaciones Galileo Galilei Mediante el uso del telescopio para observar el firmamento y sus trabajos en planos inclinados Galileo empleo por primera vez el metodo cientifico y llego a conclusiones capaces de ser verificadas A sus trabajos se les unieron grandes contribuciones por parte de otros cientificos como Johannes Kepler Blaise Pascal y Christian Huygens 14 Posteriormente en el siglo XVII un cientifico ingles reunio las ideas de Galileo y Kepler en un solo trabajo unifica las ideas del movimiento celeste y las de los movimientos en la Tierra en lo que el llamo gravedad En 1687 Isaac Newton formulo en su obra titulada Philosophiae Naturalis Principia Mathematica los tres principios del movimiento y una cuarta ley de la gravitacion universal que transformaron por completo el mundo fisico todos los fenomenos podian ser vistos de una manera mecanica 15 Dios no juega a los dados con el Universo Albert Einstein Einstein deje de decirle a Dios lo que tiene que hacer con sus dados Niels Bohr El trabajo de Newton en este campo perdura hasta la actualidad ya que todos los fenomenos macroscopicos pueden ser descritos de acuerdo a sus tres leyes Por eso durante el resto de ese siglo y en el posterior el siglo XVIII todas las investigaciones se basaron en sus ideas De ahi que se desarrollaron otras disciplinas como la termodinamica la optica la mecanica de fluidos y la mecanica estadistica Los conocidos trabajos de Daniel Bernoulli Robert Boyle y Robert Hooke entre otros pertenecen a esta epoca 16 En el siglo XIX se produjeron avances fundamentales en la electricidad y el magnetismo principalmente de la mano de Charles Augustin de Coulomb Luigi Galvani Michael Faraday y Georg Simon Ohm que culminaron en el trabajo de James Clerk Maxwell en 1855 que logro la unificacion de ambas ramas en el llamado electromagnetismo Ademas se producen los primeros descubrimientos sobre radiactividad y el descubrimiento del electron por parte de Joseph John Thomson en 1897 17 Durante el siglo XX la fisica se desarrollo plenamente En 1904 Hantarō Nagaoka habia propuesto el primer modelo del atomo 18 el cual fue confirmado en parte por Ernest Rutherford en 1911 aunque ambos planteamientos serian despues sustituidos por el modelo atomico de Bohr de 1913 En 1905 Einstein formulo la teoria de la relatividad especial la cual coincide con las leyes de Newton al decir que los fenomenos se desarrollan a velocidades pequenas comparadas con la velocidad de la luz En 1915 extendio la teoria de la relatividad especial formulando la teoria de la relatividad general la cual sustituye a la ley de gravitacion de Newton y la comprende en los casos de masas pequenas Max Planck Albert Einstein Niels Bohr y otros desarrollaron la teoria cuantica a fin de explicar resultados experimentales anomalos sobre la radiacion de los cuerpos En 1911 Ernest Rutherford dedujo la existencia de un nucleo atomico cargado positivamente a partir de experiencias de dispersion de particulas En 1925 Werner Heisenberg y en 1926 Erwin Schrodinger y Paul Adrien Maurice Dirac formularon la mecanica cuantica la cual comprende las teorias cuanticas precedentes y suministra las herramientas teoricas para la Fisica de la materia condensada 19 Posteriormente se formulo la teoria cuantica de campos para extender la mecanica cuantica de acuerdo con la Teoria de la Relatividad especial alcanzando su forma moderna a finales de la decada de 1940 gracias al trabajo de Richard Feynman Julian Schwinger Shin ichirō Tomonaga y Freeman Dyson los cuales formularon la teoria de la electrodinamica cuantica Esta teoria formo la base para el desarrollo de la fisica de particulas En 1954 Chen Ning Yang y Robert Mills desarrollaron las bases del modelo estandar Este modelo se completo en los anos 1970 y con el fue posible predecir las propiedades de particulas no observadas previamente pero que fueron descubiertas sucesivamente siendo la ultima de ellas el quark top 19 Los intentos de unificar las cuatro interacciones fundamentales han llevado a los fisicos a nuevos campos impensables Las dos teorias mas aceptadas la mecanica cuantica y la relatividad general que son capaces de describir con gran exactitud el macro y el micromundo parecen incompatibles cuando se las quiere ver desde un mismo punto de vista Por eso se han formulado nuevas teorias como la supergravedad o la teoria de cuerdas donde se centran las investigaciones a inicios del siglo XXI Esta ciencia no desarrolla unicamente teorias tambien es una disciplina de experimentacion Sus hallazgos por lo tanto pueden ser comprobados a traves de experimentos Ademas sus teorias permiten establecer previsiones sobre pruebas que se desarrollen en el futuro Astronomia antigua Editar La astronomia del antiguo Egipto queda patente en monumentos como el techo de la tumba de Senemut de la Dinastia XVIII de Egipto La Astronomia es una de las mas antiguas ciencias naturales Las primeras civilizaciones que se remontan a antes del ano 3000 a C como la de Sumeria la del antiguo Egipto y la de la Civilizacion del Valle del Indo tenian un conocimiento predictivo y una comprension basica de los movimientos del Sol la Luna y las estrellas Las estrellas y los planetas que se creia que representaban a los dioses eran a menudo adorados Aunque las explicaciones de las posiciones observadas de las estrellas eran a menudo poco cientificas y carentes de pruebas estas primeras observaciones sentaron las bases de la astronomia posterior ya que se descubrio que las estrellas atravesaban grandes circulos en el cielo 20 lo que sin embargo no explicaba las posiciones de los planetas Segun Asger Aaboe los origenes de la astronomia del occidental se encuentran en Mesopotamia y todos los esfuerzos occidentales en las ciencias exactas descienden de la tardia astronomia babilonica 21 Los astronomos egipcios dejaron monumentos que muestran el conocimiento de las constelaciones y los movimientos de los cuerpos celestes 22 mientras que el poeta griego Homero escribio sobre varios objetos celestes en su Iliada y Odisea mas tarde la astronomos griegos proporciono nombres que todavia se utilizan hoy en dia para la mayoria de las constelaciones visibles desde el hemisferio norte 23 Filosofia natural Editar Articulo principal Filosofia natural La Filosofia natural tiene sus origenes en Grecia durante el periodo arcaico 650 a C 480 a C cuando los filosofos presocraticos como Tales rechazaron las explicaciones del no naturalista para los fenomenos naturales y proclamaron que todo acontecimiento tenia una causa natural 24 Propusieron ideas verificadas por la razon y la observacion y muchas de sus hipotesis tuvieron exito en la experimentacion 25 por ejemplo el atomismo se encontro correcto aproximadamente 2000 anos despues de ser propuesto por Leucipo y su alumno Democrito Fisica medieval e islamica Editar Articulos principales Historia de la ciencia en la Edad Mediay Fisica en el mundo islamico medieval La forma basica en que funciona una camara estenopeica El Imperio romano de Occidente cayo en el siglo V lo que provoco un declive de las actividades intelectuales en la parte occidental de Europa En cambio el Imperio romano de Oriente tambien conocido como Imperio bizantino resistio los ataques de los barbaros y continuo avanzando en diversos campos del saber entre ellos la fisica 26 En el siglo VI Isidoro de Mileto realizo una importante recopilacion de las obras de Arquimedes que estan copiadas en el Palimpsesto de Arquimedes En la Europa del siglo VI Juan Filopon un erudito bizantino cuestiono la ensenanza de la fisica de Aristoteles y senalo sus defectos Introdujo la teoria del impetu La fisica de Aristoteles no fue examinada hasta que aparecio Filopon a diferencia de Aristoteles que basaba su fisica en la argumentacion verbal Filopon se baso en la observacion Sobre la fisica de Aristoteles Filopon escribio Pero esto es completamente erroneo y nuestro punto de vista puede ser corroborado por la observacion real mas eficazmente que por cualquier tipo de argumento verbal Pues si dejas caer desde la misma altura dos pesos de los cuales uno es muchas veces mas pesado que el otro veras que la relacion de los tiempos requeridos para el movimiento no depende de la relacion de los pesos sino que la diferencia de tiempo es muy pequena Y asi si la diferencia de pesos no es considerable es decir si uno es digamos el doble que el otro no habra diferencia o bien una diferencia imperceptible en el tiempo aunque la diferencia de peso no es en absoluto despreciable con un cuerpo que pesa el doble que el otro 27 La critica de Philoponus a los principios aristotelicos de la fisica sirvio de inspiracion a Galileo Galilei diez siglos despues 28 durante la Revolucion Cientifica Galileo cito sustancialmente a Filopon en sus obras al argumentar que la fisica aristotelica era defectuosa 26 29 En el ano 1300 Jean Buridan profesor de la facultad de artes de la Universidad de Paris desarrollo el concepto de impetu Fue un paso hacia las ideas modernas de inercia e impulso 30 La erudicion islamica heredo la fisica aristotelica de los griegos y durante la Edad de Oro islamica la desarrollo aun mas poniendo especialmente enfasis en la observacion y el razonamiento a priori desarrollando las primeras formas del metodo cientifico Ibn al Haytham c 965 c 1040 Libro de la optica Libro I 6 85 6 86 El Libro II 3 80 describe sus experimentos de camara oscura 31 Las innovaciones mas notables se produjeron en el campo de la optica y la vision que procedieron de los trabajos de muchos cientificos como Ibn Sahl Al Kindi Ibn al Haytham Al Farisi y Avicena La obra mas notable fue El Libro de la optica tambien conocido como Kitab al Manaẓir escrito por Ibn al Haytham en el que refutaba de forma concluyente la antigua idea griega sobre la vision pero tambien aportaba una nueva teoria En el libro presento un estudio del fenomeno de la camara oscura su version milenaria de la camara estenopeica y profundizo en el funcionamiento del propio ojo Utilizando disecciones y los conocimientos de estudiosos anteriores pudo empezar a explicar como entra la luz en el ojo Afirmo que el rayo de luz se enfoca pero la explicacion real de como la luz se proyecta a la parte posterior del ojo tuvo que esperar hasta 1604 Su Tratado sobre la luz explico la camara oscura cientos de anos antes del desarrollo moderno de la fotografia 32 El Libro de la optica Kitab al Manathir de siete volumenes influyo enormemente en el pensamiento de distintas disciplinas desde la teoria de la percepcion visual hasta la naturaleza de la perspectiva en el arte medieval tanto en Oriente como en Occidente durante mas de 600 anos Muchos estudiosos europeos posteriores y companeros polimatas desde Robert Grosseteste y Leonardo da Vinci hasta Rene Descartes Johannes Kepler e Isaac Newton estaban en deuda con el De hecho la influencia de la optica de Ibn al Haytham se equipara a la de la obra de Newton del mismo titulo publicada 700 anos despues La traduccion de El libro de la optica tuvo un gran impacto en Europa A partir de ella los eruditos europeos posteriores pudieron construir dispositivos que replicaban los que Ibn al Haytham habia construido y comprender el funcionamiento de la luz A partir de ello se desarrollaron cosas tan importantes como gafas lupas telescopios y camaras Fisica clasica Editar Articulo principal Fisica clasica Sir Isaac Newton 1643 1727 cuyas leyes del movimiento y de la gravitacion universal fueron pilares importantes en la fisica clasica La fisica se convirtio en una ciencia independiente cuando la Europa moderna temprana utilizo metodos experimentales y cuantitativos para descubrir lo que ahora se consideran las leyes de la fisica 33 pagina requerida Entre los principales avances de este periodo se encuentran la sustitucion del modelo geocentrico del Sistema Solar por el modelo copernicano heliocentrico las leyes que rigen el movimiento de los cuerpos planetarios determinadas por Kepler entre 1609 y 1619 los trabajos pioneros sobre telescopios y astronomia observacional de Galileo en los siglos XVI y XVII y el descubrimiento y la unificacion por parte de Newton de las leyes del movimiento y de la ley de la gravitacion universal de Newton que llegarian a llevar su nombre 34 Newton tambien desarrollo el calculo 35 el estudio matematico del cambio que proporciono nuevos metodos matematicos para resolver problemas fisicos 36 El descubrimiento de nuevas leyes en termodinamica quimica y electromagnetica fue el resultado de un mayor esfuerzo de investigacion durante la Revolucion Industrial al aumentar las necesidades energeticas 37 Las leyes que componen la fisica clasica siguen siendo muy utilizadas para objetos a escalas cotidianas que se desplazan a velocidades no relativistas ya que proporcionan una aproximacion muy cercana en tales situaciones y teorias como la mecanica cuantica y la teoria de la relatividad se simplifican a sus equivalentes clasicos a tales escalas Sin embargo las imprecisiones de la mecanica clasica para objetos muy pequenos y velocidades muy altas condujeron al desarrollo de la fisica moderna en el siglo XX Fisica moderna Editar Articulo principal Fisica moderna La fisica clasica se ocupa generalmente de la materia y la energia en la escala normal de observacion mientras que gran parte de la fisica moderna se ocupa del comportamiento de la materia y la energia en condiciones extremas o a una escala muy grande o muy pequena Por ejemplo la atomica y la Fisica nuclear estudian la materia a la escala mas pequena en la que se pueden identificar los elementos quimicos La fisica de las particulas elementales se encuentra en una escala aun mas pequena ya que se ocupa de las unidades mas basicas de la materia esta rama de la fisica tambien se conoce como fisica de alta energia debido a las energias extremadamente altas necesarias para producir muchos tipos de particulas en los aceleradores de particulas A esta escala las nociones ordinarias y comunes de espacio tiempo materia y energia ya no son validas 38 Las dos principales teorias de la fisica moderna presentan una imagen diferente de los conceptos de espacio tiempo y materia de la presentada por la fisica clasica La mecanica clasica aproxima la naturaleza como continua mientras que la teoria cuantica se ocupa de la naturaleza discreta de muchos fenomenos a nivel atomico y subatomico y de los aspectos complementarios de las particulas y las ondas en la descripcion de dichos fenomenos La teoria de la relatividad se ocupa de la descripcion de los fenomenos que tienen lugar en un marco de referencia que esta en movimiento con respecto a un observador la teoria especial de la relatividad se ocupa del movimiento en ausencia de campos gravitatorios y la teoria general de la relatividad del movimiento y su conexion con la gravitacion Tanto la teoria cuantica como la teoria de la relatividad encuentran aplicaciones en todas las areas de la fisica moderna 39 Filosofia EditarEsta seccion es un extracto de Filosofia de la fisica editar La dualidad onda particula en el que se aprecia como un mismo fenomeno puede ser percibido de dos modos distintos fue uno de los problemas filosoficos que planteo la mecanica cuantica La filosofia de la fisica se refiere al conjunto de reflexiones filosoficas sobre la interpretacion epistemologia y principios rectores de las teorias fisicas y la naturaleza de la realidad Aunque raramente la exposicion estandar de las teorias fisicas discute los aspectos filosoficos lo cierto es que las concepciones filosoficas de los cientificos han tenido un papel destacado en el desarrollo de dichas teorias Esto fue notorio a partir de Newton y Kant llegando a ser muy importante en el siglo XX cuando la teoria de la relatividad dio lugar a un analisis minucioso de asuntos tradicionalmente objeto de estudio de la filosofia como la naturaleza del tiempo y el espacio La filosofia de la fisica contribuye a traves de la critica de los productos de la fisica retroalimentandola En muchos aspectos la fisica proviene de la filosofia griega Desde el primer intento de Tales de caracterizar la materia hasta la deduccion de Democrito de que la materia deberia reducirse a un estado invariable la astronomia ptolemaica de un firmamento cristalino y el libro de Aristoteles Fisica un libro temprano de fisica que intentaba analizar y definir el movimiento desde un punto de vista filosofico varios filosofos griegos avanzaron sus propias teorias de la naturaleza La fisica se conocio como filosofia natural hasta finales del siglo XVIII 40 41 Para el siglo XIX la fisica se realizo como una disciplina distinta de la filosofia y de las demas ciencias La fisica al igual que el resto de la ciencia se apoya en la filosofia de la ciencia y en su metodo cientifico para avanzar en el conocimiento del mundo fisico 42 El metodo cientifico emplea el razonamiento a priori asi como el razonamiento a posteriori y el uso de la Inferencia bayesiana para medir la validez de una teoria determinada 43 El desarrollo de la fisica ha respondido a muchas preguntas de los primeros filosofos pero tambien ha planteado nuevas preguntas El estudio de las cuestiones filosoficas que rodean a la fisica la filosofia de la fisica implica cuestiones como la naturaleza del espacio y del tiempo el determinismo y las perspectivas metafisicas como el empirismo el naturalismo y el realismo 44 Muchos fisicos han escrito sobre las implicaciones filosoficas de su trabajo por ejemplo Laplace que defendio el determinismo causal 45 y Schrodinger que escribio sobre la mecanica cuantica 46 47 El fisico matematico Roger Penrose habia sido llamado platonista por Stephen Hawking 48 una opinion que Penrose discute en su libro El camino a la realidad 49 Hawking se refirio a si mismo como un reduccionista desvergonzado y discrepo de las opiniones de Penrose 50 Teorias basicas EditarAunque la fisica se ocupa de una gran variedad de sistemas todos los fisicos utilizan ciertas teorias Cada una de estas teorias ha sido probada experimentalmente en numerosas ocasiones y ha resultado ser una aproximacion adecuada a la naturaleza Por ejemplo la teoria de la mecanica clasica describe con precision el movimiento de los objetos siempre que sean mucho mas grandes que los atomos y se muevan a una velocidad mucho menor que la de la luz Estas teorias siguen siendo areas de investigacion activa en la actualidad La teoria del caos un aspecto notable de la mecanica clasica se descubrio en el siglo XX tres siglos despues de la formulacion original de la mecanica clasica por Newton 1642 1727 Estas teorias centrales son herramientas importantes para la investigacion de temas mas especializados y se espera que cualquier fisico independientemente de su especializacion las conozca Entre ellas se encuentran la mecanica clasica la mecanica cuantica la termodinamica y la fisica estadistica el electromagnetismo y la relatividad especial En la fisica clasica Editar La fisica clasica incluye las ramas y los temas tradicionales reconocidos y bien desarrollados antes de principios del siglo XX mecanica clasica acustica optica termodinamica y electromagnetismo La mecanica clasica se ocupa de los cuerpos sobre los que actuan fuerzas y de los cuerpos en movimiento y puede dividirse en estatica estudio de las fuerzas sobre un cuerpo o cuerpos no sometidos a una aceleracion cinematica estudio del movimiento sin tener en cuenta sus causas y dinamica estudio del movimiento y las fuerzas que lo afectan la mecanica tambien puede dividirse en mecanica de solidos y mecanica de fluidos conocida conjuntamente como mecanica del continuo esta ultima incluye ramas como la hidrostatica la hidrodinamica la aerodinamica y la neumatica La acustica es el estudio de como se produce controla transmite y recibe el sonido 51 Entre las ramas modernas importantes de la acustica se encuentran la ultrasonica el estudio de las ondas sonoras de muy alta frecuencia mas alla del alcance del oido humano la bioacustica la fisica de las llamadas y el oido de los animales 52 y electroacustica la manipulacion de las ondas sonoras audibles mediante la electronica 53 La optica el estudio de la luz se ocupa no solo de la luz visible sino tambien de la radiacion infrarroja y la radiacion ultravioleta que presentan todos los fenomenos de la luz visible excepto la visibilidad por ejemplo la reflexion la refraccion la interferencia la difraccion la dispersion y la polarizacion de la luz El calor es una forma de energia la energia interna que poseen las particulas que componen una sustancia la termodinamica se ocupa de las relaciones entre el calor y otras formas de energia La Electricidad y el Magnetismo se han estudiado como una sola rama de la fisica desde que se descubrio la intima conexion entre ellos a principios del siglo XIX una corriente electrica da lugar a un campo magnetico y un campo magnetico cambiante induce una corriente electrica La electrostatica se ocupa de las cargas electricas en reposo el electrodinamica de las cargas en movimiento y la magnetostatica de los polos magneticos en reposo En la fisica moderna Editar La fisica clasica se ocupa generalmente de la materia y la energia en la escala normal de observacion mientras que gran parte de la fisica moderna se ocupa del comportamiento de la materia y la energia en condiciones extremas o a una escala muy grande o muy pequena Por ejemplo la atomica y la Fisica nuclear estudian la materia a la escala mas pequena en la que se pueden identificar los elementos quimicos La fisica de las particulas elementales se encuentra en una escala aun mas pequena ya que se ocupa de las unidades mas basicas de la materia esta rama de la fisica tambien se conoce como fisica de alta energia debido a las energias extremadamente altas necesarias para producir muchos tipos de particulas en los aceleradores de particulas A esta escala las nociones ordinarias y comunes de espacio tiempo materia y energia ya no son validas 54 Las dos principales teorias de la fisica moderna presentan una imagen diferente de los conceptos de espacio tiempo y materia de la presentada por la fisica clasica La mecanica clasica aproxima la naturaleza como continua mientras que la teoria cuantica se ocupa de la naturaleza discreta de muchos fenomenos a nivel atomico y subatomico y de los aspectos complementarios de las particulas y las ondas en la descripcion de dichos fenomenos La teoria de la relatividad se ocupa de la descripcion de los fenomenos que tienen lugar en un marco de referencia que esta en movimiento con respecto a un observador la teoria especial de la relatividad se ocupa del movimiento en ausencia de campos gravitatorios y la teoria general de la relatividad del movimiento y su conexion con la gravitacion Tanto la teoria cuantica como la teoria de la relatividad encuentran aplicaciones en todas las areas de la fisica moderna 55 Diferencia entre la fisica clasica y la moderna Editar Los dominios basicos de la fisica Aunque la fisica pretende descubrir leyes universales sus teorias se situan en dominios explicitos de aplicabilidad Conferencia de Solvay de 1927 con destacados fisicos como Albert Einstein Werner Heisenberg Max Planck Hendrik Lorentz Niels Bohr Marie Curie Erwin Schrodinger y Paul Dirac En terminos generales las leyes de la fisica clasica describen con precision sistemas cuyas escalas de longitud importantes son mayores que la escala atomica y cuyos movimientos son mucho mas lentos que la velocidad de la luz Fuera de este ambito las observaciones no coinciden con las predicciones de la mecanica clasica Einstein aporto el marco de la relatividad especial que sustituyo las nociones de tiempo y espacio absolutos por las de espaciotiempo y permitio una descripcion precisa de los sistemas cuyos componentes tienen velocidades cercanas a la de la luz Planck Schrodinger y otros introdujeron la mecanica cuantica una nocion probabilistica de las particulas y las interacciones que permitio una descripcion precisa de las escalas atomica y subatomica Posteriormente la teoria cuantica de campos unifico la mecanica cuantica y la relatividad especial La relatividad general permitio un espaciotiempo dinamico y curvo con el que se pueden describir bien los sistemas altamente masivos y la estructura a gran escala del universo La relatividad general aun no se ha unificado con las otras descripciones fundamentales se estan desarrollando varias teorias candidatas de gravedad cuantica Ramas EditarCategoria principal Disciplinas de la fisica Mecanica clasica Editar Esta seccion es un extracto de Mecanica clasica editar La mecanica clasica es la rama de la fisica que estudia las leyes del comportamiento de cuerpos fisicos macroscopicos a diferencia de la mecanica cuantica en reposo y a velocidades pequenas comparadas con la velocidad de la luz En la mecanica clasica en general se tienen tres aspectos invariantes el tiempo es absoluto la naturaleza realiza de forma espontanea la minima accion y la concepcion de un universo determinado El sistema solar se puede explicar con gran aproximacion mediante la mecanica clasica usando las leyes de movimiento y gravitacion universal de Newton Solo algunas pequenas desviaciones en el perihelio de Mercurio que fueron descubiertas tardiamente no podian ser explicadas por su teoria La solucion al problema del perihelio fue dada por el modelo teorico de Einstein y comprobada por los cientificos Sir Frank Watson Dyson Arthur Eddington y C Davidson en 1919 56 El primer desarrollo de la mecanica clasica suele denominarse mecanica newtoniana Consiste en los conceptos fisicos basados en los trabajos fundacionales de Sir Isaac Newton y en los metodos matematicos inventados por Gottfried Wilhelm Leibniz Joseph Louis Lagrange Leonhard Euler y otros contemporaneos en el siglo XVII para describir el movimiento de los cuerpos fisicos bajo la influencia de un sistema de fuerzas Posteriormente se desarrollaron metodos mas abstractos que dieron lugar a las reformulaciones de la mecanica clasica conocidas como mecanica lagrangiana y mecanica hamiltoniana Estos avances realizados predominantemente en los siglos XVIII y XIX van sustancialmente mas alla de los trabajos anteriores sobre todo por su uso de la mecanica analitica Tambien se utilizan con algunas modificaciones en todas las areas de la fisica moderna La mecanica clasica proporciona resultados extremadamente precisos cuando se estudian objetos grandes que no son extremadamente masivos y velocidades que no se acercan a la velocidad de la luz Cuando los objetos que se examinan tienen el tamano del diametro de un atomo se hace necesario introducir el otro gran subcampo de la mecanica la mecanica cuantica Para describir las velocidades que no son pequenas en comparacion con la velocidad de la luz se necesita la relatividad especial En los casos en los que los objetos se vuelven extremadamente masivos se aplica la relatividad general Sin embargo algunas fuentes modernas incluyen la mecanica relativista en la fisica clasica que en su opinion representa la mecanica clasica en su forma mas desarrollada y precisa Existen varias formulaciones diferentes en mecanica clasica para describir un mismo fenomeno natural que independientemente de los aspectos formales y metodologicos que utilizan llegan a la misma conclusion La mecanica vectorial que deviene directamente de las leyes de Newton por lo que tambien se le conoce como mecanica newtoniana llega a partir de las tres ecuaciones formuladas por Newton y mediante el calculo diferencial e integral a una muy exacta aproximacion de los fenomenos fisicos Es aplicable a cuerpos que se mueven en relacion con un observador a velocidades pequenas comparadas con la de la luz Fue construida en un principio para una sola particula moviendose en un campo gravitatorio Se basa en el tratamiento de dos magnitudes vectoriales bajo una relacion causal la fuerza y la accion de la fuerza medida por la variacion del momentum cantidad de movimiento El analisis y sintesis de fuerzas y momentos constituye el metodo basico de la mecanica vectorial Requiere del uso privilegiado de sistemas de referencia inercial 57 La mecanica analitica analitica en el sentido matematico de la palabra no en el sentido filosofico es una formulacion matematica abstracta sobre la mecanica permite desligarse de esos sistemas de referencia privilegiados y tener conceptos mas generales al momento de describir un movimiento con el uso del calculo de variaciones Sus metodos son poderosos y trascienden de la mecanica a otros campos de la fisica Se puede encontrar el germen de la mecanica analitica en la obra de Leibniz quien propone que para solucionar problemas en mecanica magnitudes escalares menos oscuras segun Leibniz que la fuerza y el momento de Newton como energia cinetica y el trabajo son suficientes y menos oscuras que las cantidades vectoriales como la fuerza y el momento propuestos por Newton Existen dos formulaciones equivalentes la llamada mecanica lagrangiana es una reformulacion de la mecanica realizada por Joseph Louis Lagrange que se basa en la ahora llamada ecuacion de Euler Lagrange ecuaciones diferenciales de segundo orden y el principio de minima accion la otra llamada mecanica hamiltoniana es una reformulacion mas teorica basada en una funcional llamada hamiltoniano realizada por William Hamilton 57 Las mecanicas hamiltoniana y lagrangiana son ejemplos de mecanicas analiticas donde las magnitudes se relacionan entre si por ecuaciones diferenciales parciales que son equivalentes a las ecuaciones de Newton por ejemplo las ecuaciones canonicas de Hamilton 58 Electromagnetismo Editar Esta seccion es un extracto de Electromagnetismo editar Ferrofluido que se agrupa cerca de los polos de un magneto poderoso El electromagnetismo es la rama de la fisica que estudia y unifica los fenomenos electricos y magneticos en una sola teoria El electromagnetismo describe la interaccion de particulas cargadas con campos electricos y magneticos La interaccion electromagnetica es una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo conocido Las particulas cargadas interactuan electromagneticamente mediante el intercambio de fotones El electromagnetismo abarca diversos fenomenos del mundo real como por ejemplo la luz La luz es un campo electromagnetico oscilante que se irradia desde particulas cargadas aceleradas Aparte de la gravedad la mayoria de las fuerzas en la experiencia cotidiana son consecuencia de electromagnetismo Los principios del electromagnetismo encuentran aplicaciones en diversas disciplinas afines tales como las microondas antenas maquinas electricas comunicaciones por satelite bioelectromagnetismo plasmas investigacion nuclear la fibra optica la interferencia y la compatibilidad electromagneticas la conversion de energia electromecanica la meteorologia por radar y la observacion remota Los dispositivos electromagneticos incluyen transformadores reles radio TV telefonos motores electricos lineas de transmision guias de onda y laseres Los fundamentos de la teoria electromagnetica fueron presentados por Michael Faraday y formulados por primera vez de modo completo por James Clerk Maxwell en 1865 La formulacion consiste en cuatro ecuaciones diferenciales vectoriales que relacionan el campo electrico el campo magnetico y sus respectivas fuentes materiales corriente electrica polarizacion electrica y polarizacion magnetica conocidas como ecuaciones de Maxwell lo que ha sido considerada como la segunda gran unificacion de la fisica siendo la primera realizada por Isaac Newton La teoria electromagnetica se puede dividir en electrostatica el estudio de las interacciones entre cargas en reposo y la electrodinamica el estudio de las interacciones entre cargas en movimiento y la radiacion La teoria clasica del electromagnetismo se basa en la fuerza de Lorentz y en las ecuaciones de Maxwell El electromagnetismo es una teoria de campos es decir las explicaciones y predicciones que provee se basan en magnitudes fisicas vectoriales o tensoriales dependientes de la posicion en el espacio y del tiempo El electromagnetismo describe los fenomenos fisicos macroscopicos en los cuales intervienen cargas electricas en reposo y en movimiento usando para ello campos electricos y magneticos y sus efectos sobre las sustancias solidas liquidas y gaseosas Por ser una teoria macroscopica es decir aplicable a un numero muy grande de particulas y a distancias grandes respecto de las dimensiones de estas el electromagnetismo no describe los fenomenos atomicos y moleculares La electrodinamica cuantica proporciona la descripcion cuantica de esta interaccion que puede ser unificada con la interaccion nuclear debil segun el modelo electrodebil Relatividad Editar Esta seccion es un extracto de Teoria de la relatividad editar Impresion de un artista sobre la teoria de la relatividad La teoria de la relatividad incluye tanto a la teoria de la relatividad especial como la de relatividad general formuladas principalmente por Albert Einstein a principios del siglo XX que pretendian resolver la incompatibilidad existente entre la mecanica newtoniana y el electromagnetismo La teoria de la relatividad especial publicada en 1905 trata de la fisica del movimiento de los cuerpos en ausencia de fuerzas gravitatorias en el que se hacian compatibles las ecuaciones de Maxwell del electromagnetismo con una reformulacion de las leyes del movimiento En la teoria de la relatividad especial Einstein Lorentz y Minkowski entre otros unificaron los conceptos de espacio y tiempo en un ramado tetradimensional al que se le denomino espacio tiempo La relatividad especial fue una teoria revolucionaria para su epoca con la que el tiempo absoluto de Newton quedo relegado y conceptos como la invariabilidad en la velocidad de la luz la dilatacion del tiempo la contraccion de la longitud y la equivalencia entre masa y energia fueron introducidos Ademas con las formulaciones de la relatividad especial las leyes de la Fisica son invariantes en todos los sistemas de referencia inerciales como consecuencia matematica se encuentra como limite superior de velocidad a la de la luz y se elimina la causalidad determinista que tenia la fisica hasta entonces Hay que indicar que las leyes del movimiento de Newton son un caso particular de esta teoria donde la masa al viajar a velocidades muy pequenas no experimenta variacion alguna en longitud ni se transforma en energia y al tiempo se le puede considerar absoluto La teoria de la relatividad general publicada en 1915 es una teoria de la gravedad que reemplaza a la gravedad newtoniana aunque coincide numericamente con ella para campos gravitatorios debiles y velocidades pequenas La teoria general se reduce a la teoria especial en presencia de campos gravitatorios La relatividad general estudia la interaccion gravitatoria como una deformacion en la geometria del espacio tiempo En esta teoria se introducen los conceptos de la curvatura del espacio tiempo como la causa de la interaccion gravitatoria el principio de equivalencia que dice que para todos los observadores locales inerciales las leyes de la relatividad especial son invariantes y la introduccion del movimiento de una particula por lineas geodesicas La relatividad general no es la unica teoria que describe la atraccion gravitatoria pero es la que mas datos relevantes comprobables ha encontrado Anteriormente a la interaccion gravitatoria se la describia matematicamente por medio de una distribucion de masas pero en esta teoria no solo la masa percibe esta interaccion sino tambien la energia mediante la curvatura del espacio tiempo y por eso se necesita otro lenguaje matematico para poder describirla el calculo tensorial Muchos fenomenos como la curvatura de la luz por accion de la gravedad y la desviacion en la orbita de Mercurio son perfectamente predichos por esta formulacion La relatividad general tambien abrio otro campo de investigacion en la fisica conocido como cosmologia y es ampliamente utilizado en la astrofisica 59 El 7 de marzo de 2010 la Academia Israeli de Ciencias exhibio publicamente los manuscritos originales de Einstein redactados en 1905 El documento que contiene 46 paginas de textos y formulas matematicas escritas a mano fue donado por Einstein a la Universidad Hebrea de Jerusalen en 1925 con motivo de su inauguracion 60 61 62 Termodinamica Editar Esta seccion es un extracto de Termodinamica editar Transferencia de calor por conveccion Maquina termica tipica donde se puede observar la entrada desde una fuente de calor caldera a la izquierda y la salida a un disipador de calor condensador a la derecha El trabajo se extrae en este caso mediante una serie de pistones Version en color anotada de la maquina de calor Carnot original de 1824 que muestra el cuerpo caliente caldera el cuerpo de trabajo sistema vapor y el cuerpo frio agua las letras etiquetadas de acuerdo con los puntos de parada en el ciclo de Carnot La termodinamica es la rama de la fisica que describe los estados de equilibrio termodinamico a nivel macroscopico El Diccionario de la lengua espanola de la Real Academia Espanola por su parte define la termodinamica como la rama de la fisica encargada del estudio de la interaccion entre el calor y otras manifestaciones de la energia 63 Constituye una teoria fenomenologica a partir de razonamientos deductivos que estudia sistemas reales sin modelizar y sigue un metodo experimental 64 Los estados de equilibrio se estudian y definen por medio de magnitudes extensivas tales como la energia interna la entropia el volumen o la composicion molar del sistema 65 o por medio de magnitudes no extensivas derivadas de las anteriores como la temperatura presion y el potencial quimico otras magnitudes tales como la imanacion la fuerza electromotriz y las asociadas con la mecanica de los medios continuos en general tambien se pueden tratar por medio de la termodinamica 66 La termodinamica trata los procesos de transferencia de calor que es una de las formas de energia y como se puede realizar un trabajo con ella En esta area se describe como la materia en cualquiera de sus fases solido liquido gaseoso va transformandose Desde un punto de vista macroscopico de la materia se estudia como esta reacciona a cambios en su volumen presion y temperatura entre otras magnitudes La termodinamica se basa en cuatro principios de la termodinamica los cuales son el equilibrio termodinamico o principio cero el principio de conservacion de la energia primer principio el aumento temporal de la entropia segundo principio y la imposibilidad del cero absoluto tercer principio 67 Una consecuencia de la termodinamica es lo que hoy se conoce como fisica estadistica Esta rama estudia al igual que la termodinamica los procesos de transferencia de calor pero al contrario a la anterior desde un punto de vista molecular La materia como se conoce esta compuesta por moleculas y el conocer el comportamiento de una sola de sus moleculas nos lleva a medidas erroneas Por eso se debe tratar como un conjunto de elementos caoticos o aleatorios y se utiliza el lenguaje estadistico y consideraciones mecanicas para describir comportamientos macroscopicos de este conjunto molecular microscopico 68 La termodinamica ofrece un aparato formal aplicable unicamente a estados de equilibrio 69 definidos como aquel estado hacia el que todo sistema tiende a evolucionar y caracterizado porque en el mismo todas las propiedades del sistema quedan determinadas por factores intrinsecos y no por influencias externas previamente aplicadas 65 Tales estados terminales de equilibrio son por definicion independientes del tiempo y todo el aparato formal de la termodinamica todas las leyes y variables termodinamicas se definen de tal modo que se podria decir que un sistema esta en equilibrio si sus propiedades se pueden describir consistentemente empleando la teoria termodinamica 65 Los estados de equilibrio son necesariamente coherentes con los contornos del sistema y las restricciones a las que este sometido Por medio de los cambios producidos en estas restricciones esto es al retirar limitaciones tales como impedir la expansion del volumen del sistema impedir el flujo de calor etc el sistema tendera a evolucionar de un estado de equilibrio a otro 70 comparando ambos estados de equilibrio la termodinamica permite estudiar los procesos de intercambio de masa y energia termica entre sistemas termicos diferentes Como ciencia fenomenologica la termodinamica no se ocupa de ofrecer una interpretacion fisica de sus magnitudes La primera de ellas la energia interna se acepta como una manifestacion macroscopica de las leyes de conservacion de la energia a nivel microscopico que permite caracterizar el estado energetico del sistema macroscopico macroestado 71 El punto de partida para la mayor parte de las consideraciones termodinamicas son los que postulan que la energia se puede intercambiar entre sistemas en forma de calor o trabajo y que solo se puede hacer de una determinada manera Tambien se introduce una magnitud llamada entropia 72 que se define como aquella funcion extensiva de la energia interna el volumen y la composicion molar que toma valores maximos en equilibrio el principio de maximizacion de la entropia define el sentido en el que el sistema evoluciona de un estado de equilibrio a otro 73 Es la fisica estadistica intimamente relacionada con la termodinamica la que ofrece una interpretacion fisica de ambas magnitudes la energia interna se identifica con la suma de las energias individuales de los atomos y moleculas del sistema y la entropia mide el grado de orden y el estado dinamico de los sistemas y tiene una conexion muy fuerte con la teoria de informacion 74 En la termodinamica se estudian y clasifican las interacciones entre diversos sistemas lo que lleva a definir conceptos como sistema termodinamico y su contorno Un sistema termodinamico se caracteriza por sus propiedades relacionadas entre si mediante las ecuaciones de estado Estas se pueden combinar para expresar la energia interna y los potenciales termodinamicos utiles para determinar las condiciones de equilibrio entre sistemas y los procesos espontaneos Con estas herramientas la termodinamica describe como los sistemas reaccionan a los cambios en su entorno Esto se puede aplicar a una amplia variedad de ramas de la ciencia y de la ingenieria tales como motores cambios de fase reacciones quimicas fenomenos de transporte e incluso agujeros negros Mecanica cuantica Editar Esta seccion es un extracto de Mecanica cuantica editar Funciones de onda del electron en un atomo de hidrogeno a diferentes niveles de energia La mecanica cuantica no puede predecir la ubicacion exacta de una particula en el espacio solo la probabilidad de encontrarla en diferentes lugares Las areas mas brillantes representan una mayor probabilidad de encontrar el electron Esquema de una funcion de onda monoelectronica u orbital en tres dimensiones Esquema de un orbital en dos dimensiones La mecanica cuantica es la rama de la fisica que estudia la naturaleza a escalas espaciales pequenas Los sistemas atomicos y subatomicos sus interacciones con la radiacion electromagnetica y otras fuerzas en terminos de cantidades observables Se basa en la observacion de que todas las formas de energia se liberan en unidades discretas o paquetes llamados cuantos Estos cuantos tienen la caracteristica de pertenecer todos a un grupo especifico de bosones estando cada uno ligado a una interaccion fundamental Ej el foton pertenece a la electromagnetica Sorprendentemente la teoria cuantica solo permite normalmente calculos probabilisticos o estadisticos de las caracteristicas observadas de las particulas elementales entendidos en terminos de funciones de onda La ecuacion de Schrodinger desempena el papel en la mecanica cuantica que las leyes de Newton y la conservacion de la energia hacen en la mecanica clasica Es decir la prediccion del comportamiento futuro de un sistema dinamico y es una ecuacion de onda en terminos de una funcion de onda la que predice analiticamente la probabilidad precisa de los eventos o resultados En teorias anteriores de la fisica clasica la energia era tratada unicamente como un fenomeno continuo en tanto que la materia se supone que ocupa una region muy concreta del espacio y que se mueve de manera continua Segun la teoria cuantica la energia se emite y se absorbe en cantidades discretas y minusculas Un paquete individual de energia llamado cuanto en algunas situaciones se comporta como una particula de materia Por otro lado se encontro que las particulas exponen algunas propiedades ondulatorias cuando estan en movimiento y ya no son vistas como localizadas en una region determinada sino mas bien extendidas en cierta medida La luz u otra radiacion emitida o absorbida por un atomo solo tiene ciertas frecuencias o longitudes de onda como puede verse en la linea del espectro asociado al elemento quimico representado por tal atomo La teoria cuantica demuestra que tales frecuencias corresponden a niveles definidos de los cuantos de luz o fotones y es el resultado del hecho de que los electrones del atomo solo pueden tener ciertos valores de energia permitidos Cuando un electron pasa de un nivel permitido a otro una cantidad de energia es emitida o absorbida cuya frecuencia es directamente proporcional a la diferencia de energia entre los dos niveles La mecanica cuantica surge timidamente en los inicios del siglo XX dentro de las tradiciones mas profundas de la fisica para dar una solucion a problemas para los que las teorias conocidas hasta el momento habian agotado su capacidad de explicar como la llamada catastrofe ultravioleta en la radiacion de cuerpo negro predicha por la fisica estadistica clasica y la inestabilidad de los atomos en el modelo atomico de Rutherford La primera propuesta de un principio propiamente cuantico se debe a Max Planck en 1900 para resolver el problema de la radiacion de cuerpo negro que fue duramente cuestionado hasta que Albert Einstein lo convierte en el principio que exitosamente pueda explicar el efecto fotoelectrico Las primeras formulaciones matematicas completas de la mecanica cuantica no se alcanzan hasta mediados de la decada de 1920 sin que hasta el dia de hoy se tenga una interpretacion coherente de la teoria en particular del problema de la medicion El formalismo de la mecanica cuantica se desarrollo durante la decada de 1920 En 1924 Louis de Broglie propuso que al igual que las ondas de luz presentan propiedades de particulas como ocurre en el efecto fotoelectrico las particulas tambien presentan propiedades ondulatorias Dos formulaciones diferentes de la mecanica cuantica se presentaron despues de la sugerencia de Broglie En 1926 la mecanica ondulatoria de Erwin Schrodinger implica la utilizacion de una entidad matematica la funcion de onda que esta relacionada con la probabilidad de encontrar una particula en un punto dado en el espacio En 1925 la mecanica matricial de Werner Heisenberg no hace mencion alguna de las funciones de onda o conceptos similares pero ha demostrado ser matematicamente equivalente a la teoria de Schrodinger Un descubrimiento importante de la teoria cuantica es el principio de incertidumbre enunciado por Heisenberg en 1927 que pone un limite teorico absoluto en la precision de ciertas mediciones Como resultado de ello la asuncion clasica de los cientificos de que el estado fisico de un sistema podria medirse exactamente y utilizarse para predecir los estados futuros tuvo que ser abandonada Esto supuso una revolucion filosofica y dio pie a numerosas discusiones entre los mas grandes fisicos de la epoca La mecanica cuantica propiamente dicha no incorpora a la relatividad en su formulacion matematica La parte de la mecanica cuantica que incorpora elementos relativistas de manera formal para abordar diversos problemas se conoce como mecanica cuantica relativista o ya en forma mas correcta y acabada teoria cuantica de campos que incluye a su vez a la electrodinamica cuantica cromodinamica cuantica y teoria electrodebil dentro del modelo estandar 75 y mas generalmente la teoria cuantica de campos en espacio tiempo curvo La unica interaccion elemental que no se ha podido cuantizar hasta el momento ha sido la interaccion gravitatoria Este problema constituye entonces uno de los mayores desafios de la fisica del siglo XXI La mecanica cuantica se combino con la teoria de la relatividad en la formulacion de Paul Dirac de 1928 lo que ademas predijo la existencia de antiparticulas Otros desarrollos de la teoria incluyen la estadistica cuantica presentada en una forma por Einstein y Bose la estadistica de Bose Einstein y en otra forma por Dirac y Enrico Fermi la estadistica de Fermi Dirac la electrodinamica cuantica interesada en la interaccion entre particulas cargadas y los campos electromagneticos su generalizacion la teoria cuantica de campos y la electronica cuantica La mecanica cuantica proporciona el fundamento de la fenomenologia del atomo de su nucleo y de las particulas elementales lo cual requiere necesariamente el enfoque relativista Tambien su impacto en teoria de la informacion criptografia y quimica ha sido decisivo entre esta misma Conceptos fisicos fundamentales EditarEsta seccion es un extracto de Anexo Conceptos fisicos fundamentales editar Los conceptos fisicos fundamentales son aquellos que aparecen en toda teoria fisica de la materia y por tanto son conceptos que aparecen en teorias fisicas muy diferentes que van desde la mecanica clasica a la teoria cuantica de campos pasando por la teoria de la relatividad y la mecanica cuantica no relativista El caracter fundamental de estos conceptos se refleja precisamente en que estan presentes en toda teoria fisica que describa razonablemente la materia con independencia de los supuestos y simplificaciones introducidas En general un concepto fisico es interpretable solo en virtud de la teoria fisica donde aparece Asi la descripcion clasica de un gas o un fluido recurre al concepto de medio continuo aun cuando en realidad la materia esta formada por atomos discretos eso no impide que el concepto de medio continuo en el contexto de aplicacion de la mecanica de fluidos o la mecanica de solidos deformables no sea util Igualmente la mecanica newtoniana trata el campo gravitatorio como un campo de fuerzas pero por otra parte la teoria de la relatividad general considera que no existen genuinamente fuerzas gravitatorias sino que los fenomenos gravitatorios son una manifestacion de la curvatura del espacio tiempo Si se examina una lista larga de conceptos fisicos rapidamente se aprecia que muchos de ellos solo tienen sentido o son definibles con todo rigor en el contexto de una teoria concreta y por tanto no son conceptos fundamentales que deban aparecer en cualquier descripcion fisica del universo Sin embargo un conjunto reducido de conceptos fisicos aparecen tanto en la descripcion de la fisica clasica como en la descripcion de la fisica relativista y la de la mecanica cuantica Estos conceptos fisicos que parecen necesarios en cualquier teoria fisica suficientemente amplia son los llamados conceptos fisicos fundamentales una lista no exhaustiva de los mismos podria ser espacio tiempo energia masa carga electrica etc Areas de investigacion EditarFisica teorica Editar Esta seccion es un extracto de Fisica teorica editar Emmy Noether eminente fisica teorica Revoluciono las teorias de anillos cuerpos y algebras El teorema que lleva su nombre teorema de Noether formulado por ella misma explica la conexion fundamental entre la simetria en fisica y las leyes de conservacion La fisica teorica es la rama de la fisica que elabora teorias y modelos usando el lenguaje matematico con el fin de explicar y comprender fenomenos fisicos aportando las herramientas necesarias no solo para el analisis sino para la prediccion del comportamiento de los sistemas fisicos El objetivo de la fisica teorica es comprender el universo elaborando modelos matematicos y conceptuales de la realidad que se utilizan para racionalizar explicar y predecir los fenomenos de la naturaleza planteando una teoria fisica de la realidad Aunque trabajos anteriores se pueden considerar parte de esta disciplina la fisica teorica cobra especial fuerza desde la formulacion de la mecanica analitica Joseph Louis de Lagrange William Rowan Hamilton y adquiere una relevancia de primera linea a partir de las revoluciones cuantica y relativista de principios del siglo XX por ejemplo la bomba atomica fue una prediccion de la fisica teorica La cultura de la investigacion en fisica en los ultimos tiempos se ha especializado tanto que ha dado lugar a una separacion de los fisicos que se dedican a la teoria y otros que se dedican a los experimentos Los teoricos trabajan en la busqueda de modelos matematicos que expliquen los resultados experimentales y que ayuden a predecir resultados futuros Asi pues teoria y experimentos estan relacionados intimamente El progreso en fisica a menudo ocurre cuando un experimento encuentra un resultado que no se puede explicar con las teorias actuales por lo que hay que buscar un nuevo enfoque conceptual para resolver el problema La fisica teorica tiene una importante relacion con la fisica matematica en esta ultima se pone enfasis en analizar las propiedades de las estructuras matematicas empleadas en la fisica teorica y en teorizar posibles generalizaciones que puedan servir como descripciones matematicas mas complejas y generales de los sistemas estudiados en la fisica teorica La fisica teorica esta muy relacionada con las matematicas ya que estas suministran el lenguaje usado en el desarrollo de las teorias fisicas Los teoricos confian en el calculo diferencial e integral el analisis numerico y en simulaciones por ordenador para validar y probar sus modelos fisicos Los campos de fisica computacional y matematicas son areas de investigacion activas Los teoricos pueden concebir conceptos tales como universos paralelos espacios multidimensionales minusculas cuerdas que vibran o la teoria del todo y a partir de ahi realizar hipotesis fisicas Fisica de la materia condensada Editar Esta seccion es un extracto de Fisica de la materia condensada editar Efecto Meissner un ejemplo de superconductividad Celda hexagonal del niobato de litio La fisica de la materia condensada es la rama de la fisica que estudia las caracteristicas fisicas macroscopicas de la materia tales como la densidad la temperatura la dureza o el color de un material En particular se refiere a las fases condensadas que aparecen siempre en que el numero de constituyentes en un sistema sea extremadamente grande y que las interacciones entre los componentes sean fuertes a diferencia de estar libres sin interactuar Los ejemplos mas familiares de fases condensadas son los solidos y los liquidos que surgen a partir de los enlaces y uniones causados por interacciones electromagneticas entre los atomos Entre las fases condensadas mas exoticas se cuentan las fases superfluidas y el condensado de Bose Einstein que se encuentran en ciertos sistemas atomicos sometidos a temperaturas extremadamente bajas la fase superconductora exhibida por los electrones de la conduccion en ciertos materiales y las fases ferromagnetica y antiferromagnetica de espines en redes atomicas La fisica de la materia condensada busca hacer relaciones entre las propiedades macroscopicas que se pueden medir y el comportamiento de sus constituyentes a nivel microscopico o atomico y asi comprender mejor las propiedades de los materiales La fisica de la materia condensada es la rama mas extensa de la fisica contemporanea Como estimacion un tercio de todos los fisicos norteamericanos se identifica a si mismo como fisicos trabajando en temas de la materia condensada Historicamente dicho campo nacio a partir de la fisica del estado solido que ahora es considerado como uno de sus subcampos principales El termino fisica condensada de la materia fue acunado al parecer por Philip Anderson cuando renombro a su grupo de investigacion hasta entonces teoria del estado solido en 1967 En 1978 la Division de Fisica del Estado Solido de la American Physical Society fue renombrada como Division de Fisica de Materia Condensada La fisica de la materia condensada tiene una gran superposicion con areas de estudio de la quimica la ciencia de materiales la nanotecnologia y la ingenieria Una de las razones para que la fisica de materia condensada reciba tal nombre es que muchos de los conceptos y tecnicas desarrollados para estudiar solidos se aplican tambien a sistemas fluidos Por ejemplo los electrones de conduccion en un conductor electrico forman un tipo de liquido cuantico que tiene esencialmente las mismas caracteristicas que un fluido conformado por atomos De hecho el fenomeno de la superconductividad en el cual los electrones se condensan en una nueva fase fluida en la cual puedan fluir sin disipacion presenta una gran analogia con la fase superfluida que se encuentra en el helio 3 a muy bajas temperaturas Fisica molecular Editar Esta seccion es un extracto de Fisica molecular editar Estructura del diamante Compuestos formados por moleculas La fisica molecular es la rama de la fisica que estudia los problemas relacionados con la estructura atomica de la materia y su interaccion con el medio es decir con la materia o la luz Por ejemplo se tratan problemas como dinamica y de reacciones dispersion interacciones con campos electromagneticos estaticos y dinamicos enfriamiento y atrapamiento de atomos interferometria atomica interacciones de haces de iones y atomos con superficies y solidos Ademas tiene multiples conexiones con la biologia la fisicoquimica las ciencias de los materiales la optica la fisica de la atmosfera la fisica del plasma y la astrofisica entre otras Desempena un papel fundamental en la solucion de preguntas fundamentales sin resolver en el estudio de los atomos y las moleculas La fisica molecular incluye tratamientos tanto clasicos como cuanticos ya que puede tratar sus problemas desde puntos de vista microscopicos o macroscopicos Fisica atomica Editar Esta seccion es un extracto de Fisica atomica editar Modelo de explicacion de la emision alfa La fisica atomica es la rama de la fisica que estudia las propiedades y el comportamiento de los atomos electrones y nucleos atomicos asi como las interacciones materia materia y luz materia en la escala de atomos individuales El estudio de la fisica atomica incluye a los iones asi como a los atomos neutros y a cualquier otra particula que sea considerada parte de los atomos La fisica atomica incluye tratamientos tanto clasicos como cuanticos ya que puede tratar sus problemas desde puntos de vista microscopicos y macroscopicos La fisica atomica y la fisica nuclear tratan cuestiones distintas la primera trata con todas las partes del atomo mientras que la segunda lo hace solo con el nucleo del atomo siendo este ultimo especial por su complejidad Se podria decir que la fisica atomica trata con las fuerzas electromagneticas del atomo y convierte al nucleo en una particula puntual con determinadas propiedades intrinsecas de masa carga y espin La investigacion actual en fisica atomica se centra en actividades tales como el enfriamiento y captura de atomos e iones lo cual es interesante para eliminar ruido en las medidas y evitar imprecisiones a la hora de realizar otros experimentos o medidas por ejemplo en los relojes atomicos aumentar la precision de las mediciones de constantes fisicas fundamentales lo cual ayuda a validar otras teorias como la relatividad o el modelo estandar medir los efectos de correlacion electronica en la estructura y dinamica atomica y la medida y comprension del comportamiento colectivo de los atomos de gases que interactuan debilmente por ejemplo en un condensado de Bose Einstein de pocos atomos Fisica nuclear Editar Esta seccion es un extracto de Fisica nuclear editar La fisica nuclear es una rama de la fisica que estudia las propiedades comportamiento e interacciones de los nucleos atomicos En un contexto mas amplio se define la fisica nuclear y de particulas como la rama de la fisica que estudia la estructura fundamental de la materia y las interacciones entre las particulas subatomicas La fisica nuclear es conocida mayoritariamente por el aprovechamiento de la energia nuclear en centrales nucleares y en el desarrollo de armas nucleares tanto de fision nuclear como de fusion nuclear pero este campo ha dado lugar a aplicaciones en diversos campos incluyendo medicina nuclear e imagenes por resonancia magnetica ingenieria de implantacion de iones en materiales y datacion por radiocarbono en geologia y arqueologia Fisica de particulas o de altas energias Editar Esta seccion es un extracto de Fisica de particulas editar Diagrama de Feynman de una desintegracion beta proceso mediante el cual un neutron puede convertirse en proton En la figura uno de los tres quarks del neutron de la izquierda quark d en azul emite una particula W pasando a ser un quark u la particula emitida W se desintegra en un antineutrino y un electron La fisica de particulas es la rama de la fisica que estudia los componentes elementales de la materia y las interacciones entre ellos 76 Se conoce a esta rama tambien como fisica de altas energias debido a que a muchas de estas particulas solo se les puede ver en grandes colisiones provocadas en los aceleradores de particulas 77 En la actualidad las particulas elementales se clasifican siguiendo el llamado modelo estandar en dos grandes grupos bosones y fermiones Los bosones tienen espin entero 0 1 o 2 y son las particulas que interactuan con la materia mientras que los fermiones tienen espin semientero 1 2 o 3 2 y son las particulas constituyentes de la materia En el modelo estandar se explica como las interacciones fundamentales en forma de particulas bosones interactuan con las particulas de materia fermiones Asi el electromagnetismo tiene su particula llamada foton la interaccion nuclear fuerte tiene al gluon la interaccion nuclear debil a los bosones W y Z y la gravedad a una particula hipotetica llamada graviton Entre los fermiones hay mas variedad se encuentran dos tipos los leptones y los quarks En conjunto el modelo estandar contiene 24 particulas fundamentales que constituyen la materia 12 pares de particulas y sus correspondientes anti particulas junto con tres familias de bosones de gauge responsables de transportar las interacciones 78 Los principales centros de estudio sobre particulas son el Laboratorio Nacional Fermi o Fermilab en Estados Unidos y el Centro Europeo para la Investigacion Nuclear o CERN en la frontera entre Suiza y Francia En estos laboratorios lo que se logra es obtener energias similares a las que se cree que existieron en el Big Bang y asi se intenta tener cada vez mas pruebas del origen del universo 79 Astrofisica Editar Esta seccion es un extracto de Astrofisica editar Este articulo o seccion necesita referencias que aparezcan en una publicacion acreditada Este aviso fue puesto el 2 de diciembre de 2013 Imagen de la galaxia de Andromeda en infrarrojo La astrofisica es el desarrollo y estudio de la fisica aplicada a la astronomia 80 Estudia las estrellas los planetas las galaxias los agujeros negros y demas objetos astronomicos como cuerpos de la fisica incluyendo su composicion estructura y evolucion La astrofisica emplea la fisica para explicar las propiedades y fenomenos de los cuerpos estelares a traves de sus leyes formulas y magnitudes 81 El inicio de la astrofisica fue posiblemente en el siglo XIX cuando gracias a los espectros se pudo averiguar la composicion fisica de las estrellas Una vez que se comprendio que los cuerpos celestes estan compuestos de los mismos que conforman la Tierra y que las mismas leyes de la fisica y de la quimica se aplican a ellos nace la astrofisica como una aplicacion de la fisica a los fenomenos observados por la astronomia La astrofisica se basa pues en la asuncion de que las leyes de la fisica y la quimica son universales es decir que son las mismas en todo el universo Debido a que la astrofisica es un campo muy amplio los astrofisicos aplican normalmente muchas disciplinas de la fisica incluyendo la fisica nuclear vease Nucleosintesis estelar la fisica relativista la mecanica clasica el electromagnetismo la fisica estadistica la termodinamica la mecanica cuantica la fisica de particulas la fisica atomica y molecular Ademas la astrofisica esta intimamente vinculada con la cosmologia que es el area que pretende describir el origen del universo 82 Esta area junto a la fisica de particulas es una de las areas mas estudiadas y mas apasionantes del mundo contemporaneo de la fisica Desde que el telescopio espacial Hubble nos brindo detallada informacion de los mas remotos confines del universo los fisicos pudieron tener una vision mas objetiva de lo que hasta ese momento eran solo teorias 83 En la actualidad todos o casi todos los astronomos tienen una solida formacion en fisica y las observaciones siempre se ponen en su contexto astrofisico asi que los campos de la astronomia y astrofisica estan frecuentemente enlazados Tradicionalmente la astronomia se centra en la comprension de los movimientos de los objetos mientras que la astrofisica busca explicar su origen evolucion y comportamiento Actualmente los terminos astronomia y astrofisica se suelen usar indistintamente para referirse al estudio del universo Biofisica Editar Esta seccion es un extracto de Biofisica editar Este articulo o seccion necesita referencias que aparezcan en una publicacion acreditada Este aviso fue puesto el 13 de junio de 2017 La biofisica podria describir fisicamente lo que ocurre en nuestro cerebro La biofisica es la ciencia que estudia la biologia con los principios y metodos de la fisica 84 85 86 Al aplicar el caracter probabilistico de la mecanica cuantica a sistemas biologicos se obtienen metodos puramente fisicos para la explicacion de propiedades biologicas Se discute si la biofisica es una rama de la fisica de la biologia o de ambas 87 Se puede decir que el intercambio de conocimientos es unicamente en direccion a la biologia ya que esta se ha ido enriqueciendo de los conceptos fisicos y no viceversa 87 Desde un punto de vista se puede concebir que los conocimientos y enfoques acumulados en la fisica pura se pueden aplicar al estudio de sistemas biologicos 87 En ese caso la biofisica le aporta conocimientos a la biologia pero no a la fisica 87 Sin embargo la biofisica ofrece a la fisica evidencia experimental que permite corroborar teorias Ejemplos en ese sentido son la fisica de la audicion la biomecanica los motores moleculares comunicacion molecular entre otros campos de la biologia abordada por la fisica La biomecanica por ejemplo consiste en la aplicacion de conceptos de la dinamica clasica y la mecanica de solidos deformables al comportamiento cinematico dinamico y estructural de las diferentes partes del cuerpo Se estima que durante los inicios del siglo XXI la confluencia de fisicos biologos y quimicos a los mismos laboratorios aumentara Los estudios en neurociencia por ejemplo han aumentado y cada vez han tenido mayores frutos desde que se comenzo a implementar las leyes del electromagnetismo la optica y la fisica molecular al estudio de las neuronas 88 Otros estudios consideran que existen ramas de la fisica que se deben desarrollar a profundidad como problemas fisicos especificamente relacionados con la materia viviente 87 Asi por ejemplo los polimeros biologicos como las proteinas no son lo suficientemente grandes como para poderlos tratar como un sistema mecanico a la vez que no son lo suficientemente pequenos como para tratarlos como moleculas simples en solucion Los cambios energeticos que ocurren durante una reaccion quimica catalizada por una enzima o fenomenos como el acoplamiento quimico osmotico parecen requerir mas de un enfoque fisico teorico profundo que de una evaluacion biologica Entre esos dos extremos aparecen problemas como la generacion y propagacion del impulso nervioso donde se requiere un pensamiento biologico mas un pensamiento fisico asi como algo cualitativamente nuevo que aparece con la vision integradora del problema 87 Una subdisciplina de la biofisica es la dinamica molecular que intenta explicar las propiedades quimicas de las biomoleculas a traves de su estructura y sus propiedades dinamicas y de equilibrio Resumen de las disciplinas fisicas Editar Clasificacion de la fisica con respecto a teorias Mecanica clasica Mecanica cuantica Teoria cuantica de campos Teoria de la relatividad Relatividad especial Relatividad general Fisica estadistica Termodinamica Mecanica de medios continuos Mecanica del solido rigido Mecanica de solidos deformables Elasticidad Plasticidad Mecanica de fluidos Electromagnetismo Electricidad Magnetismo Electronica Astrofisica rama de la astronomia Geofisica rama de la geologia Biofisica rama de la biologia opticaPrincipales magnitudes fisicas EditarArticulo principal Magnitud fisica Las unidades indicadas para cada magnitud son las utilizadas en el Sistema Internacional de Unidades Geometricas Longitud cuya unidad es el metro Area cuya unidad es el metro cuadrado Volumen cuya unidad es el metro cubico Relacionadas con el tiempo y proporciones respecto al tiempo Tiempo cuya unidad es el segundo Velocidad cuya unidad es el metro por segundo Aceleracion cuya unidad es el metro por segundo al cuadrado Frecuencia cuya unidad es el hercio o hertz Relacionadas con la dinamica Fuerza cuya unidad es el newton Trabajo cuya unidad es el julio o joule Energia cuya unidad es el julio o joule Potencia cuya unidad es el vatio o watt Termodinamicas y relacionadas con la cantidad de materia Masa cuya unidad es el kilogramo Cantidad de sustancia cuya unidad es el mol Temperatura cuya unidad es el kelvin Presion cuya unidad es el pascalVease tambien Editar Portal Fisica Contenido relacionado con Fisica Geofisica Geologia Ganadores del Premio Nobel de Fisica Movimiento fisica Comparacion de la quimica y la fisicaReferencias Editar Manzanelli Lara 2008 Fundamentos de Fisica Volumen 2 6a ed Cengage Learning ISBN 978 970 686 863 3 Serway Raymond A 2008 Fundamentos de Fisica Volumen 2 6a ed Cengage Learning ISBN 978 970 686 863 3 Definicion de fisico ca Diccionario de la lengua espanola RAE Consultado el 14 de noviembre de 2018 Manzanelli Lara 2010 Medidas y vectores En W H FREEMAN AND COMPANY New York and Basingstoke ed Fisica para la ciencia y la tecnologia 08029 Barcelona ESPANA Reverte p p 1 ISBN 978 84 291 4421 5 Tipler Paul A 1995 Fisica Espana Barcelona Editorial Reverte S A Serway Raimond Faunghn Jerry 2005 Fisica Sexta Edicion Thompson ISBN 970 686 377 X Serway R A y Jewett J W Jr 2009 Fisica para ciencias e ingenieria con Fisica Moderna Mexico D F Cengage Learning Inc Hecht Eugene 1980 Fisica en Perspectiva Addison Wesley Iberoamericana ISBN 0 201 64015 5 Young Hugh D y Freedman Roger A 2009 Fisica universitaria con Fisica moderna Mexico Pearson Educacion S A ISBN 978 607 442 304 4 Hewitt Paul 1995 A cerca de la ciencia Fisica Conceptual Segunda Edicion Addison Wesley Iberoamericana ISBN 0 201 62595 4 Discurso sobre la fisica experimental natural Young y Freedman 2014 p 2 La fisica es una ciencia experimental Los fisicos observan los fenomenos de la naturaleza y tratan de encontrar patrones que relacionen estos fenomenos Rolando Delgado Castillo Francisco A Ruiz Martinez Universidad de Cienfuegos De Aristoteles a Ptolomeo Archivado desde el original el 12 de enero de 2005 Consultado el 29 de enero de 2008 a b Rolando Delgado Castillo Francisco A Ruiz Martinez Universidad de Cienfuegos Ideas fisicas en el Medioevo Archivado desde el original el 12 de enero de 2005 Consultado el 29 de enero de 2008 Michael Fowler 1995 Isaac Newton en ingles Consultado el 31 de enero de 208 Rolando Delgado Castillo Francisco A Ruiz Martinez Universidad de Cienfuegos La fisica del siglo XVIII Archivado desde el original el 12 de enero de 2005 Consultado el 1 de febrero de 2008 Rolando Delgado Castillo Francisco A Ruiz Martinez Universidad de Cienfuegos Nuevo Paradigma electromagnetico en el siglo XIX Archivado desde el original el 12 de enero de 2005 Consultado el 1 de febrero de 2008 Sanchez Ron Jose Manuel 1993 Espacio tiempo y atomos Relatividad y mecanica cuantica pag 32 Ediciones AKAL En Google Books Consultado el 6 de abril de 2013 a b Rolando Delgado Castillo Francisco A Ruiz Martinez Universidad de Cienfuegos La fisica del siglo XX Archivado desde el original el 12 de enero de 2005 Consultado el 1 de febrero de 2008 Error en la cita Etiqueta lt ref gt no valida no se ha definido el contenido de las referencias llamadas krupp2003 Aaboe 1991 Clagett 1995 Thurston 1994 Singer 2008 p 35 Lloyd 1970 pp 108 109 a b Lindberg 1992 archive org web 20160111105753 http homepages wmich edu mcgrew philfall htm John Philoponus Commentary on Aristotle s Physics Archivado desde wmich edu mcgrew philfall htm el original el 11 de enero de 2016 Consultado el 15 April 2018 Galileo 1638 Dos nuevas ciencias para comprender mejor hasta que punto es concluyente la demostracion de Aristoteles podemos en mi opinion negar sus dos supuestos Y en cuanto a la primera dudo mucho que Aristoteles haya comprobado alguna vez mediante un experimento si es cierto que dos piedras una de las cuales pesa diez veces mas que la otra si se las deja caer en el mismo instante desde una altura de digamos 100 codos diferirian tanto en velocidad que cuando la mas pesada hubiera llegado al suelo la otra no habria caido mas de 10 codos Simp Su lenguaje parece indicar que habia probado el experimento porque dice Vemos el mas pesado ahora la palabra ver muestra que habia hecho el experimento Sagr Pero yo Simplicio que he hecho la prueba puedo asegurar 107 que una bala de canon que pesa una o doscientas libras o incluso mas no llegara al suelo ni siquiera un palmo por delante de una bala de mosquete que solo pesa media libra siempre que ambas se dejen caer desde una altura de 200 codos edu entries philoponus John Philoponus The Stanford Encyclopedia of Philosophy Metaphysics Research Lab Stanford University 2018 John Buridan The Stanford Encyclopedia of Philosophy Metaphysics Research Lab Stanford University 2018 Smith 2001 Libro I 6 85 6 86 p 379 Libro II 3 80 p 453 Howard y Rogers 1995 pp 6 7 Ben Chaim 2004 Guicciardini 1999 El calculo fue desarrollado de forma independiente mas o menos al mismo tiempo por Gottfried Wilhelm Leibniz mientras que Leibniz fue el primero en publicar su trabajo y en desarrollar gran parte de la notacion utilizada para el calculo en la actualidad Newton fue el primero en desarrollar el calculo y aplicarlo a los problemas fisicos Vease tambien controversia sobre el calculo de Leibniz Newton Allen 1997 La revolucion industrial Schoolscience org Instituto de Fisica Archivado desde el original el 7 de abril de 2014 Consultado el 1 de abril de 2014 Tipler y Llewellyn 2003 pp 269 477 561 Tipler y Llewellyn 2003 pp 1 4 115 185 187 Noll senala que algunas universidades siguen utilizando este titulo Noll Walter 23 June 2006 Sobre el pasado y el futuro de la filosofia natural Journal of Elasticity 84 1 1 11 S2CID 121957320 doi 10 1007 s10659 006 9068 y Archivado desde pdf el original el 18 April 2016 Rosenberg 2006 Capitulo 1 Godfrey Smith 2003 Capitulo 14 Bayesianismo y teorias modernas de la evidencia Godfrey Smith 2003 Capitulo 15 Empirismo naturalismo y realismo cientifico Laplace 1951 Schrodinger 1983 Schrodinger 1995 Hawking y Penrose 1996 p 4 Creo que Roger es un platonista de corazon pero debe responder por si mismo Penrose 2004 et al Hawking acoustics Encyclopaedia Britannica Archivado desde el original el 18 de junio de 2013 Consultado el 14 de junio de 2013 Bioacustica la Revista Internacional del Sonido Animal y su Grabacion Taylor amp Francis Archivado desde info el original el 5 de septiembre de 2012 Consultado el 31 de julio de 2012 Acoustical Society of America ed La acustica y usted Una carrera en acustica Archivado desde el original el 4 de septiembre de 2015 Consultado el 21 de mayo de 2013 Tipler y Llewellyn 2003 pp 269 477 561 Tipler y Llewellyn 2003 pp 1 4 115 185 187 Dyson F W Eddington A S Davidson C 1 de enero de 1920 A Determination of the Deflection of Light by the Sun s Gravitational Field from Observations Made at the Total Eclipse of May 29 1919 Philosophical Transactions of the Royal Society A Mathematical Physical and Engineering Sciences en ingles 220 571 581 291 333 ISSN 1364 503X doi 10 1098 rsta 1920 0009 Consultado el 7 de mayo de 2019 a b Fernando O Minotti 2004 Apuntes de Mecanica Clasica Consultado el 31 de enero de 2008 Marion Jerry B 1984 Dinamica clasica de las particulas y sistemas Reverte ISBN 8429140948 OCLC 991783900 Consultado el 7 de mayo de 2019 Shahen Hacyan 1995 Relatividad para principiantes Fondo de Cultura Economica ISBN 968 16 3152 8 El Universal Venezuela Exponen en Israel manuscrito de la teoria de la relatividad de Einstein El Universal Consultado el 7 de marzo de 2010 Agencia EFE El manuscrito de la teoria de la relatividad expuesto por primera vez Agencia EFE alojado por Google Archivado desde el original el 10 de marzo de 2010 Consultado el 7 de marzo de 2010 Gavin Rabinowitz Einstein s theory of relativity on display for first time en ingles Agencia AFP alojado por Google Archivado desde el original el 9 de marzo de 2010 Consultado el 7 de marzo de 2010 Real Academia Espanola y Asociacion de Academias de la Lengua Espanola termodinamica Diccionario de la lengua espanola 23 ª edicion Ver R RIVAS 1986 a b c Callen H Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics 2nd Ed Wiley 1985 Asaro R Lubarda V Mechanics of Solids and Materials Cambridge University Press 2006 Conceptos basicos de Termodinamica Consultado el 1 de febrero de 2008 teoria cinetica de los gases Consultado el 1 de febrero de 2008 Reif F Fundamentals of Statistical and Thermal Physics McGraww Hill New York 1985 pag 3 Cfr Callen H 1985 Reif F 1985 Reif F Fundamentals of Statistical and Thermal Physics McGraw Hill New York 1985 La entropia se define en termodinamica moderna para sistemas que se encuentran en equilibrio termodinamico y fuera de el no tiene sentido Cfr Callen H 1985 Cfr Reif F 1985 Halzen Francis Martin Alan Douglas 1984 Universidad de Wisconsin ed Quarks and Lepons An Introducory Course in Modern Particle Physics Universidad de Durham Canada Wiley pp 396 ISBN 9780471887416 Campos y Particulas 2000 Archivado desde el original el 12 de febrero de 2008 Consultado el 27 de febrero de 2008 Particulas elementales Enciclopedia Encarta 2007 Consultado el 28 de febrero de 2008 Particle Data Group 1999 La aventura de las particulas Archivado desde el original el 3 de abril de 2008 Consultado el 3 de febrero de 2008 Ma Jose Guerrero Instituto de Fisica Teorica UAM Particulas elementales Consultado el 3 de febrero de 2008 Que es la Astrofisica Consultado el 19 de febrero de 2015 ASTROFISICA 1 2 3 Introduccion Historia Teorias fisicas implicadas Consultado el 19 de febrero de 2015 Gustavo Yepes UAM Fisica del Espacio Consultado el 5 de febrero de 2008 Pedro J Hernandez 2003 La nueva cosmologia Consultado el 5 de febrero de 2008 Biophysics science Encyclopedia Britannica en ingles Consultado el 26 de julio de 2018 Zhou HX March 2011 Q amp A What is biophysics BMC Biology 9 13 PMC 3055214 PMID 21371342 doi 10 1186 1741 7007 9 13 the definition of biophysics www dictionary com en ingles Consultado el 26 de julio de 2018 a b c d e f Biofisica Enciclopedia Libre Universal en Espanol Consultado el 25 de marzo de 2019 Nestor Parga Departamento de Fisica Teorica UAM Biofisica y el cerebro Consultado el 5 de febrero de 2008 Bibliografia EditarClagett M 1995 Ancient Egyptian Science Volume 2 Philadelphia American Philosophical Society Dijksterhuis E J 1986 The mechanization of the world picture Pythagoras to Newton Princeton New Jersey Princeton University Press ISBN 978 0 691 08403 9 Archivado desde el original el 5 August 2011 Parametro desconocido url status ignorado ayuda Parametro desconocido df ignorado ayuda Feynman R P Leighton R B Sands M 1963 The Feynman Lectures on Physics 1 ISBN 978 0 201 02116 5 Parametro desconocido title link ignorado ayuda Feynman R P 1965 The Character of Physical Law ISBN 978 0 262 56003 0 Parametro desconocido title link ignorado ayuda Godfrey Smith P 2003 Theory and Reality An Introduction to the Philosophy of Science ISBN 978 0 226 30063 4 Goldstein S 1969 Fluid Mechanics in the First Half of this Century Annual Review of Fluid Mechanics 1 1 1 28 Bibcode 1969AnRFM 1 1G doi 10 1146 annurev fl 01 010169 000245 Parametro desconocido doi access ignorado ayuda Hawking S Penrose R 1996 The Nature of Space and Time ISBN 978 0 691 05084 3 Parametro desconocido title link ignorado ayuda Laplace P S 1951 A Philosophical Essay on Probabilities Translated from the 6th French edition by Truscott F W and Emory F L New York Dover Publications Lindberg David 1992 The Beginnings of Western Science University of Chicago Press Lloyd G E R 1970 Early Greek Science Thales to Aristotle London New York Chatto and Windus W W Norton amp Company ISBN 978 0 393 00583 7 Mastin Luke 2010 Greek Mathematics Plato The Story of Mathematics Consultado el 29 August 2017 Mattis D C 2006 The Theory of Magnetism Made Simple World Scientific ISBN 978 981 238 579 6 Maxwell J C 1878 Matter and Motion D Van Nostrand ISBN 978 0 486 66895 6 matter and motion Moore J T 2011 Chemistry For Dummies 2 edicion John Wiley amp Sons ISBN 978 1 118 00730 3 National Research Council Committee on Technology for Future Naval Forces 1997 5869 amp page 161 Technology for the United States Navy and Marine Corps 2000 2035 Becoming a 21st Century Force Volume 9 Modeling and Simulation Washington DC The National Academies Press ISBN 978 0 309 05928 2 O Connor J J Robertson E F February 1996a Special Relativity MacTutor History of Mathematics archive University of St Andrews Consultado el 1 April 2014 O Connor J J Robertson E F May 1996b A History of Quantum Mechanics MacTutor History of Mathematics archive University of St Andrews Consultado el 1 April 2014 Oerter R 2006 The Theory of Almost Everything The Standard Model the Unsung Triumph of Modern Physics Pi Press ISBN 978 0 13 236678 6 requiere registro Penrose R Shimony A Cartwright N Hawking S 1997 The Large the Small and the Human Mind Cambridge University Press ISBN 978 0 521 78572 3 Parametro desconocido title link ignorado ayuda Penrose R 2004 The Road to Reality ISBN 978 0 679 45443 4 Parametro desconocido title link ignorado ayuda Rosenberg Alex 2006 Philosophy of Science Routledge ISBN 978 0 415 34317 6 Schrodinger E 1983 My View of the World Ox Bow Press ISBN 978 0 918024 30 5 Schrodinger E 1995 The Interpretation of Quantum Mechanics Ox Bow Press ISBN 978 1 881987 09 3 Singer C 2008 A Short History of Science to the 19th Century Streeter Press Smith A Mark 2001 Alhacen s Theory of Visual Perception A Critical Edition with English Translation and Commentary of the First Three Books of Alhacen sDe Aspectibus the Medieval Latin Version of Ibn al Haytham sKitab al Manaẓir 2 vols Transactions of the American Philosophical Society 91 4 5 Philadelphia American Philosophical Society ISBN 978 0 87169 914 5 OCLC 47168716 Parametro desconocido title link ignorado ayuda Smith A Mark 2001a Alhacen s Theory of Visual Perception A Critical Edition with English Translation and Commentary of the First Three Books of Alhacen s De aspectibus the Medieval Latin Version of Ibn al Haytham s Kitab al Manaẓir Volume One Transactions of the American Philosophical Society 91 4 i clxxxi 1 337 JSTOR 3657358 doi 10 2307 3657358 Smith A Mark 2001b Alhacen s Theory of Visual Perception A Critical Edition with English Translation and Commentary of the First Three Books of Alhacen s De aspectibus the Medieval Latin Version of Ibn al Haytham s Kitab al Manaẓir Volume Two Transactions of the American Philosophical Society 91 5 339 819 JSTOR 3657357 doi 10 2307 3657357 Stajic Jelena Coontz R Osborne I 8 April 2011 Happy 100th Superconductivity Science 332 6026 189 Bibcode 2011Sci 332 189S PMID 21474747 doi 10 1126 science 332 6026 189 Parametro desconocido doi access ignorado ayuda Taylor P L Heinonen O 2002 A Quantum Approach to Condensed Matter Physics Cambridge University Press ISBN 978 0 521 77827 5 Thurston H 1994 Early Astronomy Springer Tipler Paul Llewellyn Ralph 2003 Modern Physics W H Freeman ISBN 978 0 7167 4345 3 Toraldo Di Francia G 1976 The Investigation of the Physical World ISBN 978 0 521 29925 1 Walsh K M 1 June 2012 Plotting the Future for Computing in High Energy and Nuclear Physics Brookhaven National Laboratory Archivado desde el original el 29 July 2016 Consultado el 18 October 2012 Parametro desconocido url status ignorado ayuda Young H D Freedman R A 2014 Sears and Zemansky s University Physics with Modern Physics Technology Update 13th edicion Pearson Education ISBN 978 1 292 02063 1 Parametro desconocido title link ignorado ayuda Enlaces externos Editar Wikcionario tiene definiciones y otra informacion sobre fisica Datos Q413 Multimedia Physics Libros y manuales Fisica Recursos didacticos Fisica Citas celebres FisicaObtenido de https es wikipedia org w index php title Fisica amp oldid 138629236, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

español

, española, descargar, gratis, descargar gratis, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, imagen, música, canción, película, libro, juego, juegos