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Historia de la física: Qué es, origen, historia, evolución y más.

Conocer la historia de la física no es más que entender lo que muchos científicos, historiadores, y personas que buscaban la resolución a los problemas han logrado responder. Para entender la física se debe entender que los cuerpos que rodean el mundo pueden ser editados o modificados por agentes tanto internos como externos. Comprende las diferencias que guarda este universo, las cuales se han podido estudiar con el pasar de los años a través de la física.

Historia de la física

¿Qué es la física?

Se define como física a la ciencia natural encargada de los estudios de la energía, la materia, tiempo y espacio; además de las interacciones de los cuatro estudios que se ven en la física entre sí. La terminología dada a esta ciencia proviene del latín ‘‘physica’’, que es concerniente a la naturaleza y sus fenómenos.

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La física es una disciplina que estimula la competitividad, metodología y aumenta la cultura científica, gracias a esto la cantidad de personas que conocen y comprenden el mundo físico y viviente aumenta, para luego poder tomar acción sobre el mismo. Los procesos cognitivos de la física han protagonizado las ramas del saber y hacer científico y tecnológico general, lo que facilita el incremento de conocimientos teóricos y experimentales, además que la física otorga las posibilidades de hacer estudios de los diversos fenómenos que oculta la naturaleza.

La física es contribuyente principal a la conservación y preservación de los recursos tanto naturales, como los creados por el hombre; la física aumenta la toma de conciencia de las personas, además que aumenta la participación de las mismas, para llevar una sociedad que logre resolver sus problemas por si solos.

Esta ciencia no es solamente estudiada de manera teórica, la misma también es una ciencia experimental. Toda ciencia busca que sus resoluciones sean capaces de ser verificables mediante la toma de acciones basadas en experimentos, además de esto busca que las teorías realizadas con resultados positivos logren predecir el futuro de próximos experimentos debido a las observaciones que se dieron previamente.

Dicha facultad cuenta con un campo de estudio plenamente amplio, además que un desarrollo que va de la mano de la historia, en la cual se muestra la física con una afinidad clara con otras ciencias, tales como la química o la biología; a la física se considera como la ciencia central o principal, ya que esta se ve abarca en su campo de estudio varias ciencias como las anteriormente mencionadas; además que la misma explica los fenómenos y las razones por las cuales estas ciencias actúan de la manera en que lo hacen. (Ver artículo: Historia de la Biología)

Historia de la física

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Los intentos en la historia de la física por explicar todos los fenómenos naturales con precisión y autenticidad ha sobrepasado los límites esperados por el ser humano; los conocimientos que se poseen hoy en día van desde estructuras microscópicas, los nacimientos de estrellas en el universo que nos rodea, he incluso se puede acontecer el nacimiento de lo que hoy conocemos como nuestro universo y el planeta tierra, esto solo por mencionar algunos campos que ha logrado conocer el ser humano mediante la física. (Ver artículo: Historia de la química)

Historia de la física

Para conocer la historia de la física, se debe ir muy atrás en el tiempo, puesto a que esta es una de las más antiguas disciplinas académicas que se conoce, por no decir que es la más antigua, ya que la astronomía esta categorizada como una de la subdisciplinas de la física. En los pasados dos milenos, la física formo parte de lo que hoy se conoce como filosofía, química y varias ramas que abarcan la matemática y la biología.

Durante la Revolución Científica, la cual sucedió a mediados del siglo XVII, la historia de la física fue surgiendo para finalmente convertirse en una ciencia moderna, singular y de derecho propio. No obstante, en algunas ramas de la ciencia como la física matemática o la química cuántica, aun no se conoce una distinción con respecto a los límites de la física. (Artículo que pueda ser de interes: Historia de la Tabla Periódica)

Historia de la física

Es de conocimiento general que gran parte de las civilizaciones que se conocen de la antigüedad intentaron numerosas veces comprender el funcionamiento de todo lo que los rodeaba; observaban los cuerpos celestes que iluminaban el cielo e intentaban estudiar cómo podían guardar en ellas un mundo único. Estos análisis fueron más de tipo filosófico que de tipo físico; cabe destacar que a la física en aquellas décadas se le conocía como filosofía natural.

Muchos filósofos figuran en la historia de la física, y en su desarrollo originario, entre los cuales se les conoce como los más nombrados en la historia general se encuentran Aristoteles, Tale de Mileto y Demócrito, estos fueron los primeros filósofos en intentar conseguir una explicación valida y con sentido, que esclareciera un poco la razón por las cual los fenómenos que nos rodean actuaban de la manera en que lo hacían y siguen haciendo.

Las teorías descriptivas de estos filósofos y pensadores fueron por mucho tiempo tomadas con validez y veracidad por muchos, ya que muchas personas eran creyentes de estas teorías, las mismas terminaron siendo erróneas. Las teorías tuvieron validez por aproximadamente casi dos mil años, además que eran apoyadas por la iglesia católica en numerosos preceptos, tales como la teoría geocéntrica o la tesis dada por Aristoteles.

ciencia con isaac newton

En la etapa denominada como el oscurantismo, que de manera general se le considera como la época en la que no se revelaba nada a la sociedad, fue dada en la ciencia de Europa; la misma acaba con el científico y canónigo Nicolas Copernico, a quien se le considera como padre de la astronomía moderna, cuando el mismo recibe en 1543 la primera de las copias de De Revolutionibus Orbium Coelestium. Si bien se sabe que Copérnico fue el primero de los científicos en dar a conocer una teoría meritoria, con bases y experimentos excelentes, es otro al que se le conoce como el verdadero padre de la física.

Un profesor de matemáticas de la Universidad de Pisa, haría un cambio total en la historia de la ciencia y la historia de la física a finales del siglo XVI, el matemático Galileo Galilei implementando por primera vez en los experimentos para comprobar sus teorías, el uso de telescopio para observar las infinidades del universo y de sus trabajos plasmados en planos inclinados; por primera vez Galileo emplearía el método científico y posterior a esto el científico llego a conclusiones que pudieron ser verificadas. (Artículo que puede ser de interés: Historia de la Electricidad)

A los distintos trabajos científicos de Galileo Galilei posteriormente se le decidieron unir para contribuir con la ciencia y sus maravillas, un grupo de científicos interesados en lo que Galileo estaba haciendo, entre los que se encuentran Johannes Kepler, Blaise Pascal y Christian Huygens.

Tras un tiempo, ubicándonos específicamente en el siglo XVII, un científico inglés decide reunir las ideas tanto de Galileo Galilei y de Johannes Kepler, para asi poder unificarlas y convertirlas en un solo trabajo, une los planteamientos del movimiento celeste y las de los movimientos en la Tierra, lo que posteriormente él denomina como gravedad; a este científico se le conoce como Isaac Newton,

En 1687 en la obra que se le conoce como Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, Isaac Newton formula los tres principios del movimiento, además de una cuarta ley de gravitación universal, las cuales dieron paso a la transformación del mundo físico completamente; todos los fenómenos existentes en el mundo podían ser observados y analizados de forma mecánica.

Imagen del padre de la ciencia, Galileo Galilei

Los trabajos dados por Newton en el campo de la física se mantienen hasta la actualidad, no se han presentado refutaciones con respecto a sus leyes. Todos los fenómenos macroscópicos se pueden describir de acuerdo a las tres leyes aportadas por el mismo. Por esta misma razón, hasta la culminación del siglo y el siglo siguiente, es decir, el siglo XVIII, todas las investigaciones dadas fueron basadas en sus planteamientos.

Posterior a esto se comenzaron a desarrollar próximas disciplinas, entre las cuales se destacan la termodinámica, la óptica, la mecánica de fluidos y la mecánica estadística. Entre los responsables se encuentran Daniel Bernoulli, Robert Boyle y Robert Hooke, quienes formaron parte de la época de la creación y desarrollo de dichas disciplinas.

fisica atomos

No fue hasta el siglo XX que la física finalmente fue desarrollada en su plenitud. En 1904, Hantaro Nagaoka, fue el responsable de proponer el primer modelo de un átomo, el cual fue confirmado en cierta parte por el científico Ernest Rutherford en el año 1911; posteriormente dicho modelo y dicha aprobación fueron sustituidas por el modelo del átomo presentado por Bohr, en el año 1913.

En 1905 Einstein formula la teoría que se le conoce como de la relatividad especial, esta teoría concuerda con las leyes de Newton únicamente cuando los fenómenos se daban a velocidades no muy altas, si se comparan con la velocidad de la luz

Para 1915 la teoría dada por Einstein se logra extender, formulando así la teoría que se le conoce como la teoría de la relatividad general, la cual fue la responsable de sustituir la ley de gravitación propuesta por Newton, la cual tiene validez en casos de masas más pequeñas.

einstein fisica

Varios científicos, entre los que más destacan se encuentran Max Plank, Albert Einstein, Niels Bohr y otros, fueron los responsables en desarrolar la teoría cuántica, con la finalidad de explicar resultados basados en experimentos realizados de carácter anómalo que influyen en la radiación sobre los cuerpos.

Para el año 1911, el científico Ernest Rutherford fue el responsable en deducir que existe un núcleo atómico que se encuentra cargado positivamente, dicha deducción se dio a partir de observaciones en las partículas, las cuales se dispersaban de maneras particulares.

En el año 1925 el famoso y reconocido científico Werner Heisenberg formuló y desarrollo el concepto de mecánica cuántica, posteriormente en 1926 Erwin Schrödinger y Paul Adrien Maurice Dirac realizan lo mismo; las teorías cuánticas que se encuentran vigentes hoy en día son las mismas que desarrollaron estos científicos en su momento, estas son las responsables de suministrar las herramientas teóricas para la historia de la física y de la materia como tal.

Teoría de la mecánica clásica

Se define como mecánica clásica al desarrollo del movimiento de los cuerpos de tamaño macroscópico, los cuales se encuentran a velocidades mínimas si se comparan con la velocidad de la luz. Para este tipo de mecánica se presentan dos tipos de formulaciones, las que se les conoce como mecánica newtoniana y la mecánica analítica

Mecánica newtoniana

La mecánica newtoniana, justo como lo indica el nombre que lleva, está basada en las creencias e investigaciones que fueron realizadas por Isaac Newton. Esta se desarrolla desde la resolución de tres ecuaciones, las cuales de igual manera, fueron formuladas por Newton, las cuales se realiza a través de los cálculos que se les conoce como diferencial e integral; con la ecuación dada se llega a una casi exacta resolución de los fenómenos físicos que se han ido desarrollando con el paso de la historia de la física.

A esta mecánica también se le puede conocer como mecánica vectorial, y esto se debe a que existen numerosas magnitudes las cuales se deben definir con su vector, plasmadas en un sistema de referencia inercial privilegiado.

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fisica de einstein

Mecánica analítica

La mecánica analítica se puede definir como la formulación matemática abstracta que hay con respecto a la mecánica; con este tipo de mecánica se logra desligar la física de los sistemas de referencia que se encuentran en la cima debido a sus privilegios y con este tipo se logra obtener conceptos más generales cuando se habla de describir un movimiento bajo la aplicación de cálculos y variaciones físicas.

En la mecánica analítica existen dos formulaciones, las cuales se encuentran equivalentes, la primera es la mecánica lagrangiana, la cual se basa en la ecuación llamada Euler-Lagrange, que son ecuaciones diferenciales de segundo orden; la segunda se le conoce como mecánica hamiltoniana, que es una reformulación que hace mayor referencia al ámbito teórico que al practico.

Hablando generalmente sobre la mecánica clásica, la misma cuenta con tres aspectos que nunca varían, los cuales son: el tiempo es absoluto, la naturaleza realiza de forma espontánea la mínima acción y la concepción de un universo determinado.

Teoria del Electromagnetismo

Se define como el electromagnetismo a la interacción que ocurre entre partículas que se encuentran cargadas, las cuales poseen campos eléctricos y campos magnéticos. El electromagnetismo puede ser dividido en la electrostática, que es el estudio de las interacciones de las cargas que se encuentran en reposo; y la electrodinámica, que se define como el estudio o análisis de las interacciones que se realizan entre cargas en movimiento y además de la radiación que se produce.

fisica electromagnetica

El electromagnetismo, específicamente la teoría clásica del mismo, se encuentra basada en la fuerza que se le conoce como fuerza de Lorentz, la cual se resuelve bajos las ecuaciones conocidas como ecuaciones de Maxwell.

Esta teoría logra englobar una gran cantidad de diversos fenómenos que se presentan en el mundo real y palpable, se puede ejemplificar de la siguiente manera:

La luz, este fenómeno de la naturaleza y de la ciencia se le define como un campo electromagnético de carácter oscilante, el cual se irradia a raíz de sus partículas cargadas que se encuentran aceleradas.

A excepción de la gravedad, gran parte, por no decir todas, las fuerzas que se experimentan en el día a día o en la cotidianidad, se ven accionadas a consecuencia del electromagnetismo.

En los inicios de la historia de la física, específicamente en el electromagnetismo y sus derivados, se aplica esta teoría en numerosas disciplinas que se le asemejan, entre las cuales se le conoce como las más conocidas por el ser humano, el microondas, las antenas de radio (Ver artículo: Historia de la radio), en máquinas eléctricas, comunicaciones que se realizan vía satelital, y otras un poco menos conocidas, como el 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 o aparatos electromagnéticos vienen con un transformador incluido, además de relés, radio/TV, teléfonos, motores eléctricos, líneas de transmisión y muchas otras.

Teoría de la Relatividad

La teoría de la relatividad fue formulada en principio por el científico alemán, muy reconocido mundialmente, Albert Einstein, el cual la idealizo y desarrollo a principios del siglo XX. Esta teoría se encuentra dividida en dos cuerpos dedicados a la investigación de la teoría, se les conoce como relatividad especial y la relatividad general.

Cuando se habla de la teoría de la relatividad especial, varios científicos, entre los que destacan por supuesto Einstein, Lorentz y Minkowski, además de otros aportadores, decidieron unificar los conceptos que poseían del espacio y del tiempo, en lo que se le conoce como un ramado tetradimensional, al cual se le  denomino espacio-tiempo, y hoy en día sigue siendo llamado de esa manera.

teoria de la relatividad

Esta relatividad especial fue denominada como una teoría que dio inicio a la revolución, debido a la época en la que se encontraba esta siendo desarrollada. Con esta teoría, muchos conceptos dados por otros científicos, como el del tiempo absoluto, dado por Isaac Newton quedan desplazados al olvido y conceptualizaciones como la invariabilidad que existe en la velocidad de la luz, la dilatación del tiempo la contracción de la longitud y la equivalencia entre masa y energía fueron agregados al mundo de la ciencia, para ser tomados en cuenta.

En el mismo orden de ideas anterior, debido y por las formulaciones que se realizan con la relatividad especial, las leyes de la Física son consideradas como invariantes, si se habla específicamente de todos los sistemas de referencia inerciales; debido a las consecuencias matemáticas, esta ubicado como límite mayor de la velocidad de la luz y posterior es eliminada la casualidad que determine que contaba con la física hasta ese momento.

Es importante resaltar para la historia de la física que las leyes del movimiento, las cuales fueron propuestas por Newton, son el único caso particular que diferencia a esta teoría, en la cual la masa, al viajar a velocidades muy pequeñas, no se encuentra modificada con respecto a las longitudes y altitudes que posea, además que tampoco se transforma en energía y al tiempo en el que se mantuvo en movimiento se le considera como absoluto.

Ahora bien, cuando se habla de la relatividad general, esta se encarga de estudiar la interacción gravitatoria, la cual se le puede considerar como una deformación en la geometría que se presenta en el espacio-tiempo. Con la teoría anteriormente mencionada, son introducidos los conceptos que se le conocen como: la curvatura del espacio-tiempo, la cual se considera la causa de la interacción gravitatoria, el principio de la equivalencia que dice que para todos los observadores locales inerciales las leyes de la relatividad especial son invariantes y además que la introducción del movimiento de una partícula por líneas geodésicas.

Si bien esta teoría describe la atracción gravitatoria, esta no es la única, pero si se considera como la teoría que arroja más datos relevantes y que pueden ser comprobados.

Teoría de la Termodinámica y mecánica estadística

Se le define como termodinámica a la teoría que estudia y toma los procesos en los que hay presencia de paso de calor de un cuerpo a otro, este proceso es considerado como una de las formas de energía, la cual funciona para realizar diversos trabajos. En el área de la termodinámica, se puede describir la materia en cualquiera de las fases que se puede presentar, es decir, solido, líquido o gaseoso y de los procesos que toma para pasar de una de una fase a otra.

Viéndolo desde la perspectiva de apreciación macroscópica de la materia, se puede estudiar como los materiales reaccionan a los cambios de temperatura, presión, volumen y otras magnitudes que se ven involucradas en estos procesos.

La termodinámica basa su teoría en cuatro leyes que se consideran las principales, las cuales son: el equilibrio termodinámico (o ley cero), el principio de conservación de la energía (primera ley), el aumento temporal de la entropía (segunda ley) y la imposibilidad del cero absoluto (tercera ley).

Una de las consecuencias por la que existe, se dio a conocer y se desarrolló la termodinámica en la historia de la física es debido a lo que hoy en día se le conoce como mecánica estadística; esta es una rama de la historia de la física que estudia el mismo fenómeno que estudia la termodinámica, es decir, los procesos en donde existe transferencia de calor, pero a diferencia de que con la mecánica estadística se observa desde un punto de vista más cercano, es decir, de manera molecular.

La materia, como se le aprecia, se le ve y siente, se encuentra compuesta por moléculas, y la capacidad de conocer el comportamiento de una sola molecula que se encuentra en el ambiente puede llegar a traer resultados erróneos para la historia de la física; es por esto que para el estudio de las mismas se deben encontrar bajo un conjunto de elementos que logren realizar variaciones en la materia, para poder estudiar correctamente el comportamiento de las mismas.

moleculas

Se implementa un lenguaje basado en las estadísticas, al igual que con algunas consideraciones mecánicas, para lograr obtener una descripción de los comportamientos que son observados de manera macroscópica y al igual manera que de la microscópica.

Teoría de la mecánica cuántica

Se le define como mecánica cuántica a la rama de la historia de la física que trata específicamente con los sistemas atómicos y los subatómicos, además de su interacción con las radiaciones electromagnéticas, en términos de cantidades que le permiten al ojo humano ser observadas.

Esta teoría se encuentra basada y destinada a la observación de las numerables formas de energía que se pueden crear y que se liberan en unidades discretas o en paquetes que se les conoce como cuantos. Por alguna razón que no se comprende, la teoría cuántica abarca normalmente cálculos que se basen en las probabilidades y las estadísticas de las características que se observaron en la materia y en sus partículas elementales, los cuales se entienden en unidades y funciones de ondas.

La ecuación que se utiliza en esta teoría se le conoce como la ecuación de Schrodinger, la cual se desempeña en el área de la mecánica cuántica un papel similar al de las leyes de Newton y la conservación de la energía realizan en el ámbito de la mecánica clásica. Con lo anteriormente mencionado queremos referirnos a que las predicciones de los comportamientos en un futuro no muy lejano con el que cuenta un sistema dinámico, que es una ecuación de onda, que en términos de función de onda es la que realmente predice analíticamente la probabilidad precisa de los eventos o resultados dados.

Debido al descubrimiento de la mecánica cuántica, la cual se dio en inicios del siglo XX, fue causante de una revolución en la historia de la física; además que la mecánica cuántica se le es considerada fundamental para gran parte de las áreas de investigación hoy en día.

A continuación se presenta un video en donde se comprende un poco más lo que abarca un tema tan extenso como la historia de la física: 

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