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Subnormal fachilla de pastel
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- 11 Sep 2006
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Índice.
Introducción.
1. Relatividad y mecánica clásica.
2. Electromagnetismo.
3. Relatividad especial, general y mecánica relativista.
4. Mecánica cuántica.
5. Modelo electrodébil.
6. Modelo Estándar.
7. Intentos de unificación completa.
Introducción.
Considero que Galileo y Newton fueron los que dieron comienzo a la Física propiamente dicha. Desde entonces, esta rama de la ciencia ha seguido un proceso de acumulación de conocimientos con el objetivo de unificar todo el conocimiento en una única teoría que lo explique todo. Cada salto cualitativo en la Física ha venido acompañado de su respectivo salto en las Matemáticas.
Hay que observar que este proceso se ha realizado generalizando teorías anteriores, y es que, en efecto, las antiguas teorías, aunque no sirven para explicar fenómenos nuevos, sí funcionan muy bien para aquéllo para lo que fueron realizadas, por lo que su sustitución lógica consiste en obtener una nueva teoría que generalice la anterior, haciendo que la antigua teoría sea un caso particular de la nueva teoría más general. Estos saltos cualitativos se producen cuando previamente se han adquirido muchos conocimientos, observando problemas en la vieja teoría, haciendo que la "fruta" esté madura para caer del árbol.
He intentado mostrar cuáles son los principales hitos históricos en ese proceso de unificación de la Física, o lo que es lo mismo, de la historia de la Física:
1. Relatividad y mecánica clásica.
Johannes Kepler (1571-1630) describió por primera vez el movimiento de los planetas con sus leyes de Kepler.
Galileo Galilei (1564-1642) reflexionó sobre el movimiento de los cuerpos, estableciendo lo que se puede considerar la relatividad clásica o de Galileo.
Isaac Newton (1643-1727) en su obra "Philosophiae Naturalis Principia Mathematica" estableció las tres leyes de Newton del movimiento, basándose en la relatividad de Galileo, estableciendo así la base de la mecánica clásica, así como la ley de Gravitación Universal. Con las leyes de Newton y la ley de la Gravitación Universal, se pueden deducir y explicar las Leyes de Kepler.
La mecánica clásica fue un gran adelanto para explicar el funcionamiento del mundo macroscópico y de velocidades mucho menores que la de la luz, esto es, para explicar los fenómenos cotidianos y el movimiento planetario.
Newton y Gottfried Leibniz (1646-1716) descubrieron (de manera independiente ambos) el cálculo integral y diferencial. En la actualidad se emplea la notación de Leibniz.
2. Electromagnetismo.
James Clerk Maxwell (1831-1879) unificó todo el conocimiento sobre electricidad, magnetismo y óptica realizado en el pasado por Ampere, Coulomb, Faraday, Gauss y otros, con sus cuatro ecuaciones de Maxwell en 1864. Estas ecuaciones describen todos los fenómenos electromagnéticos, unificando los campos eléctricos y magnéticos en un solo concepto: el campo electromagnético.
Matemáticamente, produjo la aparición de teorías de campo de gauge.
Un hecho llamativo de esta teoría es que predice la velocidad de la luz en el vacío.
3. Relatividad especial, general y mecánica relativista.
Las ecuaciones de Maxwell sin embargo, entraban en conflicto con la mecánica clásica. Para compatibilizarlas, los científicos se vieron en la necesidad de inventar extraños conceptos artificiales como el éter que mantuvieran vigente la idea del movimiento absoluto. Finalmente, Albert Einstein (1879-1955) enunció la Teoría Especial de la Relatividad, (1905), que generalizaba la relatividad de Galileo, y con ella, surgió la mecánica relativista, que amplía a la mecánica clásica en la explicación de los fenómenos de velocidades cercanas a la de la luz.
Con la Teoría General de la Relatividad, (1915), una teoría de gravitación que cumple la Teoría Especial de la Relatividad, generalizó la ley de la Gravitación Universal de Newton, proporcionando una interpretación geométrica del campo gravitatorio.
Hechos llamativo son la relativización del tiempo y el espacio, la absolutización de las leyes fundamentales, la equivalencia masa-energía (E=mc^2) o el Principio de Equivalencia.
4. Mecánica cuántica.
La mecánica cuántica se inició con Max Planck (1858-1947), y recibió contribuciones importantes de de Broglie, Schrödinger, Heisenberg, Bohr, etc. La mecánica cuántica explica los fenómenos de lo muy pequeño (átomos y partículas subatómicas), siempre que su velocidad no se acerque a la de la luz.
Max Planck en 1929:
La mecánica cuántica descubrió que además de las dos fuerzas o interacciones fundamentales conocidas, (electromagnetismo y gravedad), existían otras dos más: interacciones nucleares fuerte y débil.
Hechos llamativos de la mecánica cuántica son: la dualidad onda-partícula, la cuantización de la energía y el principio de incertidumbre.
La Teoría Cuántica de Campos pretende cuantizar los campos continuos, y fue desarrollada entre finales de los años 1920 y 1950 por Dirac, Pauli, Feynman, etc. Un ejemplo es la electrodinámica cuántica (teoría cuántica del campo electromagnético).
5. Modelo Electrodébil.
El Modelo Electrodébil unifica el electromagnetismo y la interacción nuclear débil, dos de las cuatro fuerzas fundamentales. Muestra que el electromagnetismo y la interacción nuclear débil son en realidad una única fuerza a altísimas temperaturas, que se muestran como distintas a las temperaturas del mundo cotidiano. El modelo electrodébil fue desarrollado en los años 1960 por Glashow, Salam y Weinberg.
6. Modelo Estándar.
El Modelo Estándar de la Física de partículas es una teoría cuántica de campos que explica (pero no unifica) tres de las cuatro interacciones fundamentales (electromagnetismo, interacción nuclear fuerte e interacción nuclear débil), dejando solamente a la gravedad fuera. Fue desarrollada en los años 70 del siglo XX, y es consistente con la mecánica cuántica y la relatividad especial.
El Modelo Estándar describe todas las partículas basándose en partículas fundamentales de materia (6 quarks, 6 leptones y sus antipartículas), y partículas portadoras de fuerzas (como el fotón).
7. Intentos de unificación completa.
Se han realizado varias Teorías de Gran Unificación que unifican la interacción nuclear fuerte con la electrodébil, pero no se han podido verificar experimentalmente pues requieren experimentos de muy alta energía que los aceleradores de partículas no pueden realizar (siguiendo la misma idea del modelo electrodébil, que supone que todas las fuerzas o interacciones fundamentales son la misma a altísimas temperaturas). Estas teorías explicarían todos los fenómenos de la materia en una sola teoría.
Por el momento, la gravedad es explicada por la Teoría General de la Relatividad mientras que las otras 3 interacciones fundamentales son explicadas por teorías cuánticas de campos, unificadas en las Teorías de Gran Unificación mencionadas antes. No se ha podido realizar una teoría cuántica de la gravedad que permita la unificación definitiva en una teoría de todo, aunque hay varios intentos:
Gravedad cuántica - Wikipedia, la enciclopedia libre
Los principales son las 5 teorías de cuerdas y la teoría M que pretende unificarlas. A las teorías de cuerdas actuales se les llama "teorías de supercuerdas" porque se ha introducido la supersimetría en ellas. Es decir, las teorías de supercuerdas son teorías de cuerdas supersimétricas. Sin embargo, muchos consideran a estas teorías de cuerdas pseudociencias porque no son validables experimentalmente.
Introducción.
1. Relatividad y mecánica clásica.
2. Electromagnetismo.
3. Relatividad especial, general y mecánica relativista.
4. Mecánica cuántica.
5. Modelo electrodébil.
6. Modelo Estándar.
7. Intentos de unificación completa.
Introducción.
Considero que Galileo y Newton fueron los que dieron comienzo a la Física propiamente dicha. Desde entonces, esta rama de la ciencia ha seguido un proceso de acumulación de conocimientos con el objetivo de unificar todo el conocimiento en una única teoría que lo explique todo. Cada salto cualitativo en la Física ha venido acompañado de su respectivo salto en las Matemáticas.
Hay que observar que este proceso se ha realizado generalizando teorías anteriores, y es que, en efecto, las antiguas teorías, aunque no sirven para explicar fenómenos nuevos, sí funcionan muy bien para aquéllo para lo que fueron realizadas, por lo que su sustitución lógica consiste en obtener una nueva teoría que generalice la anterior, haciendo que la antigua teoría sea un caso particular de la nueva teoría más general. Estos saltos cualitativos se producen cuando previamente se han adquirido muchos conocimientos, observando problemas en la vieja teoría, haciendo que la "fruta" esté madura para caer del árbol.
He intentado mostrar cuáles son los principales hitos históricos en ese proceso de unificación de la Física, o lo que es lo mismo, de la historia de la Física:
1. Relatividad y mecánica clásica.
Johannes Kepler (1571-1630) describió por primera vez el movimiento de los planetas con sus leyes de Kepler.
Galileo Galilei (1564-1642) reflexionó sobre el movimiento de los cuerpos, estableciendo lo que se puede considerar la relatividad clásica o de Galileo.
Isaac Newton (1643-1727) en su obra "Philosophiae Naturalis Principia Mathematica" estableció las tres leyes de Newton del movimiento, basándose en la relatividad de Galileo, estableciendo así la base de la mecánica clásica, así como la ley de Gravitación Universal. Con las leyes de Newton y la ley de la Gravitación Universal, se pueden deducir y explicar las Leyes de Kepler.
La mecánica clásica fue un gran adelanto para explicar el funcionamiento del mundo macroscópico y de velocidades mucho menores que la de la luz, esto es, para explicar los fenómenos cotidianos y el movimiento planetario.
Newton y Gottfried Leibniz (1646-1716) descubrieron (de manera independiente ambos) el cálculo integral y diferencial. En la actualidad se emplea la notación de Leibniz.
2. Electromagnetismo.
James Clerk Maxwell (1831-1879) unificó todo el conocimiento sobre electricidad, magnetismo y óptica realizado en el pasado por Ampere, Coulomb, Faraday, Gauss y otros, con sus cuatro ecuaciones de Maxwell en 1864. Estas ecuaciones describen todos los fenómenos electromagnéticos, unificando los campos eléctricos y magnéticos en un solo concepto: el campo electromagnético.
Matemáticamente, produjo la aparición de teorías de campo de gauge.
Un hecho llamativo de esta teoría es que predice la velocidad de la luz en el vacío.
3. Relatividad especial, general y mecánica relativista.
Las ecuaciones de Maxwell sin embargo, entraban en conflicto con la mecánica clásica. Para compatibilizarlas, los científicos se vieron en la necesidad de inventar extraños conceptos artificiales como el éter que mantuvieran vigente la idea del movimiento absoluto. Finalmente, Albert Einstein (1879-1955) enunció la Teoría Especial de la Relatividad, (1905), que generalizaba la relatividad de Galileo, y con ella, surgió la mecánica relativista, que amplía a la mecánica clásica en la explicación de los fenómenos de velocidades cercanas a la de la luz.
Con la Teoría General de la Relatividad, (1915), una teoría de gravitación que cumple la Teoría Especial de la Relatividad, generalizó la ley de la Gravitación Universal de Newton, proporcionando una interpretación geométrica del campo gravitatorio.
Hechos llamativo son la relativización del tiempo y el espacio, la absolutización de las leyes fundamentales, la equivalencia masa-energía (E=mc^2) o el Principio de Equivalencia.
4. Mecánica cuántica.
La mecánica cuántica se inició con Max Planck (1858-1947), y recibió contribuciones importantes de de Broglie, Schrödinger, Heisenberg, Bohr, etc. La mecánica cuántica explica los fenómenos de lo muy pequeño (átomos y partículas subatómicas), siempre que su velocidad no se acerque a la de la luz.
Max Planck en 1929:
La mecánica cuántica descubrió que además de las dos fuerzas o interacciones fundamentales conocidas, (electromagnetismo y gravedad), existían otras dos más: interacciones nucleares fuerte y débil.
Hechos llamativos de la mecánica cuántica son: la dualidad onda-partícula, la cuantización de la energía y el principio de incertidumbre.
La Teoría Cuántica de Campos pretende cuantizar los campos continuos, y fue desarrollada entre finales de los años 1920 y 1950 por Dirac, Pauli, Feynman, etc. Un ejemplo es la electrodinámica cuántica (teoría cuántica del campo electromagnético).
5. Modelo Electrodébil.
El Modelo Electrodébil unifica el electromagnetismo y la interacción nuclear débil, dos de las cuatro fuerzas fundamentales. Muestra que el electromagnetismo y la interacción nuclear débil son en realidad una única fuerza a altísimas temperaturas, que se muestran como distintas a las temperaturas del mundo cotidiano. El modelo electrodébil fue desarrollado en los años 1960 por Glashow, Salam y Weinberg.
6. Modelo Estándar.
El Modelo Estándar de la Física de partículas es una teoría cuántica de campos que explica (pero no unifica) tres de las cuatro interacciones fundamentales (electromagnetismo, interacción nuclear fuerte e interacción nuclear débil), dejando solamente a la gravedad fuera. Fue desarrollada en los años 70 del siglo XX, y es consistente con la mecánica cuántica y la relatividad especial.
El Modelo Estándar describe todas las partículas basándose en partículas fundamentales de materia (6 quarks, 6 leptones y sus antipartículas), y partículas portadoras de fuerzas (como el fotón).
7. Intentos de unificación completa.
Se han realizado varias Teorías de Gran Unificación que unifican la interacción nuclear fuerte con la electrodébil, pero no se han podido verificar experimentalmente pues requieren experimentos de muy alta energía que los aceleradores de partículas no pueden realizar (siguiendo la misma idea del modelo electrodébil, que supone que todas las fuerzas o interacciones fundamentales son la misma a altísimas temperaturas). Estas teorías explicarían todos los fenómenos de la materia en una sola teoría.
Por el momento, la gravedad es explicada por la Teoría General de la Relatividad mientras que las otras 3 interacciones fundamentales son explicadas por teorías cuánticas de campos, unificadas en las Teorías de Gran Unificación mencionadas antes. No se ha podido realizar una teoría cuántica de la gravedad que permita la unificación definitiva en una teoría de todo, aunque hay varios intentos:
Gravedad cuántica - Wikipedia, la enciclopedia libre
Los principales son las 5 teorías de cuerdas y la teoría M que pretende unificarlas. A las teorías de cuerdas actuales se les llama "teorías de supercuerdas" porque se ha introducido la supersimetría en ellas. Es decir, las teorías de supercuerdas son teorías de cuerdas supersimétricas. Sin embargo, muchos consideran a estas teorías de cuerdas pseudociencias porque no son validables experimentalmente.
Novato de mierda