¿Qué es la física?
La física es la ciencia que estudia la materia no viva, la energía y las leyes fundamentales que gobiernan los fenómenos naturales.
La palabra física procede del término griego "physis", que significa naturaleza.
Desde el movimiento de los planetas hasta la propagación de la luz, pasando por la caída de los cuerpos o el funcionamiento de los dispositivos electrónicos, la física busca explicar cómo funciona el universo mediante la observación, la medición y el razonamiento matemático.
Para ello, describe los fenómenos naturales utilizando magnitudes físicas, modelos matemáticos y leyes científicas capaces de representar el comportamiento de la realidad con gran precisión.
Nota. La física estudia únicamente una parte del mundo natural. Los procesos biológicos y las transformaciones químicas son objeto de estudio de la biología y la química, respectivamente.
La herramienta fundamental de la investigación física es el método experimental, desarrollado por Galileo Galilei en el siglo XVII. Este método se basa en la observación sistemática de los fenómenos, la realización de experimentos, la toma de medidas y el análisis matemático de los resultados obtenidos.
Historia de la física
La historia de la física puede dividirse, de forma general, en dos grandes etapas: la física clásica y la física moderna.
- Física clásica
La física clásica reúne las teorías y leyes desarrolladas entre los siglos XVII y XIX para explicar fenómenos relacionados con el movimiento, las fuerzas, la energía, el calor, la luz y la electricidad. Entre sus principales logros destacan la mecánica newtoniana, el electromagnetismo de Maxwell, la termodinámica y la óptica clásica. También se conoce como física no relativista porque describe fenómenos que tienen lugar a velocidades muy inferiores a la velocidad de la luz. - Física moderna
La física moderna surgió durante el siglo XX y revolucionó la comprensión tradicional de la naturaleza. Sus dos pilares fundamentales son la teoría de la relatividad de Einstein y la mecánica cuántica, desarrollada a partir de los trabajos de Max Planck y de muchos otros físicos. Esta rama estudia fenómenos que ocurren a velocidades extremadamente altas, en escalas microscópicas o bajo condiciones físicas extremas.
A lo largo de su evolución, la física ha experimentado importantes cambios conceptuales que han dado lugar a nuevos paradigmas científicos.
Hasta finales del siglo XIX predominó el paradigma determinista, según el cual los fenómenos naturales obedecen leyes precisas que permiten predecir la evolución futura de un sistema si se conocen sus condiciones iniciales.
Sin embargo, durante el siglo XX la aparición de la mecánica cuántica introdujo el paradigma probabilista, incorporando conceptos como la incertidumbre y la probabilidad a la descripción de los fenómenos físicos.
Nota. Otro marco teórico relevante de la física contemporánea es la teoría del caos, que estudia sistemas dinámicos extremadamente sensibles a las condiciones iniciales. Aunque estos sistemas siguen leyes deterministas, su comportamiento puede parecer impredecible debido a su enorme sensibilidad a pequeñas variaciones.
La física clásica
La física clásica (o física newtoniana) estudia fenómenos que ocurren a velocidades mucho menores que la velocidad de la luz (c) $$ v << c $$ es decir $$ \frac{v}{c} << 1 $$
En esta expresión, la constante c representa la velocidad de la luz en el vacío.
$$ c \simeq 3 \cdot 10^8 \ m/s $$
Esto equivale aproximadamente a 300 millones de metros por segundo, o, de forma equivalente, a unos 300 mil kilómetros por segundo.
Cuando las velocidades involucradas son muy pequeñas en comparación con la velocidad de la luz, los efectos relativistas resultan despreciables y las leyes de la física clásica proporcionan descripciones extremadamente precisas de la realidad.
Nota. El símbolo matemático << significa "mucho menor que". No debe confundirse con el símbolo convencional <, que simplemente indica una relación de orden entre dos números sin especificar cuán grande es la diferencia entre ellos.
En estas condiciones, se dice que el fenómeno tiene lugar en un régimen no relativista.
Y así sucesivamente.
