LA FISICA A LO LARGO DE LOS AÑOS

Si miramos a nuestro alrededor, podremos observar que estamos rodeados de infinitos elementos de los que poco sabemos. Todo lo que forma parte de la naturaleza y del Universo está constituido por algún tipo de materia, la que es capaz de transformarse y adoptar diversos tamaños y formas.

La física es la ciencia que se encarga de los componentes que forman nuestro Universo, de las fuerzas que estos ejercen entre sí y de los efectos que provocan estas fuerzas. Esta ciencia está estrechamente relacionada con el resto de las ciencias naturales.

La  Física como ciencia se inicia mirando a las estrellas, planetas, cometas, asteroides, etc. Hagamos un repaso histórico para valorar el trabajo de los investigadores que han dado bienestar a la humanidad.

1.  ARISTOTELES. Platón tuvo un discípulo que llego a ser filósofo tan grande como él, aunque sus ideas se desarrollaron sobre líneas distintas. Este fue Aristóteles, que vivió de 384 a 322 antes de Cristo (a.C). Aristóteles representaba al universo como una esfera de tamaño ilimitado, todo cuanto existe estaba dentro de la esfera; fuera de ella no había absolutamente nada, ni siquiera espacio vació. En el centro del universo se hallaba la Tierra, inmóvil. Alrededor de la Tierra giraban el Sol, la Luna y los planetas. En la última capa de la esfera se encontraban fijas las estrellas. Esta concepción del Universo se mantuvo hasta el siglo XVII después de Cristo (d.C), constituyó la espina dorsal de la resistencia que encontraron las ideas de Copérnico.

2.  ARQUIMEDES. fue un gran pionero en física teórica. Proporcionó los fundamentos de la hidrostática.

3.  TOLOMEO. La teoría planetaria geocéntrica, la Tierra como el centro del Universo, fue elaborada con mucho detalle por astrónomos griegos, especialmente Hiparco de Rodas, siglo II antes de Cristo y Tolomeo de Alejandría, siglo II a.C. Es importante recordar que el telescopio se invento después del siglo XVII. La  astronomía griega de este tiempo fue recogida en un famoso libro de titulo “Almagesto” de Tolomeo 140 años a. c.                        

4. NICOLAS COPERNICO. Nació el 19 de febrero 1473 d.C en Polonia. Creador de la teoría heliocéntrica, consideró  como centro  del  universo al  Sol, alrededor del cual giran los planetas en orbitas aproximadamente  circunferenciales y concéntricas. Copérnico debe su ilustre lugar entre los fundadores de la ciencia moderna casi enteramente a un único libro “Revoluciones”, el que se publico en el último año de su vida. Este libro señala una época en la historia del pensamiento humano. Como  monumento de genio científico, esta a la altura del “Almagesto” de Tolomeo, los “Principia” de Newton y el “Origen de las especies” de Darwin. Copérnico mantuvo su manuscrito bajo llave durante casi 30 años. En este tiempo lo reviso de vez en cuando añadiendo nuevas observaciones, pero nunca se convencía de que estuviera pronto para publicarse. Otra causa de la larga demora fue que temía la tormenta de críticas que iba a provocar en todas partes la doctrina asentada en su libro. Dichas críticas habían de venir de dos campos. Por un lado, el de los filósofos a la antigua, para quienes la Tierra era el centro fijo del universo por que así lo dijo Aristóteles. Del otro lado, el de los eclesiásticos que quizá acusarían a Copérnico de contradecir a la Biblia por que ciertos textos parecen sugerir que la Tierra estaba fija. Había empezado un movimiento  que un siglo después permitiría que se persiguiera a Galileo por decir lo mismo que Copérnico. En su libro “Revoluciones” explica con ejemplos sencillos el movimiento de rotación y traslación de la Tierra, su cálculo del año sideral: 365 días, 6 horas, 9 minutos y 40 segundos, solo sobrepasa en unos 30 segundos a la cifra exacta. Midió el periodo de traslación de la Luna alrededor de la Tierra. Sus cálculos sirvieron para reformar el calendario de la época.

5.  TYCO BRAHE. Nació en Dinamarca en 1546, hijo de un noble, Tyco fue enviado a diversas universidades del norte de Europa para prepararse a una carrera en la política: Descuido empero los asuntos que debía estudiar a fin de dedicarse día y noche a la astronomía. No tenia mas instrumentos rudos y caseros, que le bastaron para probar cuan inexactas eran las tablas planetarias de la época, aun las tablas basadas en la obra de Copérnico.  Tyco Brahe superó a Copérnico como observador. Tuvo desde  luego mejores condiciones para trabajar, e hizo una contribución indispensable al triunfo de la teoría copernicana, aunque curiosamente…  no creyó en ella. La fama de de Tyco Brahe fue apreciada por el Rey de Dinamarca, quien lo instalo en un magnifico observatorio situado en el Canal Danés. Allí trabajo más de  20 años, con sus hijos y una multitud de ayudantes. Su tarea consistía en observar, las estrellas, el Sol, la Luna y los planetas en su curso por el cielo, registrado sus posiciones con frecuentes intervalos durante números años. Sabía que sólo comparando gran número de tales observaciones seria posible  trazar  una  teoría  planetaria exacta   y construir tablas dignas de confianza. Respetaba profundamente a Copérnico y admiraba su sistema como una hermosa construcción geométrica. Las numerosas mediciones frecuente realizadas, fueron mucho más exactas que astrónomos anteriores. Y tenia el propósito de utilizarlas para elaborar detalladamente su sistema como lo habían hecho Tolomeo y Copérnico. Pero riñó con el  gobierno danés y salió de Dinamarca para pasar sus últimos días en Praga, bajo el patrocinio del emperador de Alemania. Y antes de reanudar su labor le acometió una súbita enfermedad. En estos últimos meses en Praga tuvo la ayuda de un joven astrónomo alemán, Juan Kepler, cuyo nombre esta asociado al triunfo de la teoría de Copérnico.

6.  KEPLER. Juan Kepler nació en Alemania en 1671. Kepler como Copérnico, había sufrido la nueva influencia de las ideas pitagóricas  en la Europa meridional. Pitágoras existió  200 años antes de Cristo. Pensaba que Dios creó al mundo según un modelo simple que quizás descubriríamos con un poco de paciencia e ingenio. Este modelo podría manifestarse por medio de reglas sencillas que vincularían  los números y periodos de revolución de diversos planetas con las magnitudes de sus orbitas. Pero esta era una pista falsa, donde perdió muchos años de investigación. En 1599 Tyco Brahe había llegado a Praga y buscaba un nuevo ayudante de astronomía. Por esa misma época Kepler solicitaba nuevo empleo. Así fue como la incomparable serie de observaciones planetarias de Brahe llego  a manos de quien era quizás el único hombre capaz de sacar de ellas una nueva teoría planetaria. Con estos datos demostró que los planetas describen orbitas elípticas alrededor del Sol y que los planetas se mueven con rapidez variable sobre sus orbitas. En 1609 publico su libro “La nueva astronomía” en el cual expone la ley de orbitas y la ley de áreas. Años después descubrió una tercera ley del movimiento planetario. Fue la que había buscado toda su vida: una simple regla aritmética que relacionaba el tamaño de la orbita de una planeta con el tiempo requerido por el mismo para recorrerla. La ley de periodos. Kepler fue un ardiente partidario de la teoría copernicana. Si no la habría aceptado nunca habría podido descubrir sus leyes. Mejoró notablemente el sistema copernicano original de los planetas. Falleció a finales  del año 1630.
                  

7.  GALILEO GALILEI. Galileo nació en 1564 en Pisa (el mismo año que Shakespeare)  en Pisa, ciudad del gran ducado de Toscana. Su padre pertenecía a una noble familia venida a menos. Galileo fue enviado a la universidad de Pisa a estudiar Medicina. Se intereso poco por la medicina, por su afición y talento por las matemáticas y los experimentos físicos. Salio de la universidad en 1585 sin graduarse. En adelante su biografía se divide entre periodos: tres años en la universidad de Pisa; dieciocho años en la universidad de Papua y desde 1610 hasta el fin de su vida, como matemático del gran duque de Toscana, con visitas a Roma y su encarcelamiento allí. Su obra de mecánica corresponde a los dos primeros periodos; sus descubrimientos telescopios y la defensa de la teoría copernicana, al tercero, aunque después de su condena, en 1632, volvió por un tiempo a sus primeros estudios de mecánica. Galileo fue el primero en aplicar el “método científico” a estudio de los fenómenos físicos. Estudio el movimiento de caída de los cuerpos, la aceleración de la esfera sobre un plano inclinado, las maquinas simples como la palanca y la polea. Cuando Galileo era estudiante, la imagen adquirida del mundo era la de Tolomeo, y la naturaleza de los cuerpos celestes se explicaba de acuerdo cos Aristóteles. Se conocía la teoría copernicana, pero pocas personas la aceptaba. Galileo en un a carta escrita a Kepler en 1597 le dice que hace decidido aceptar la teoría copernicana. En 1609 Galileo oyó hablar de la invención del telescopio en Holanda, después con sus propias manos fabricó una serie de telescopios cada vez más potentes. A Galileo le bastó mirar a la Luna con su telescopio para comprobar que tiene superficie más áspera que la de nuestra Tierra. Poco tiempo después Kepler diseño y perfecciono otro que ha perdurado. Quizás el más interesante de todos los descubrimientos que hizo Galileo con el telescopio fue el de las lunas de Júpiter. Galileo se convirtió en un defensor activo de la teoría copernicana. Desde la muerte de Copérnico se había hecho cada vez más peligroso exponer ideas que contradigan a la iglesia  católica. Al principio eran tan solo las idead religiosas, y las victima eran hombres como Giordano Bruno. En el tiempo de Galileo surgía una intolerancia creciente hasta para con las ideas científicas, y él fue la primera victima importante de esa nueva política. La Iglesia católica advirtió a Galileo en 1616 no defender la teoría copernicana por ser una obra que contradice a las sagradas escrituras. Pocos años después, cuando paso la tormenta, Galileo escribió un gran libro realmente destinado a defender la teoría copernicana. A fin de cumplir en apariencia la prohibición que le habían impuesto, le dio la forma de un debate entre dos partidarios de la teoría de Copérnico y la de Tolomeo. El Libro se titula “Dialogo relativo a los dos sistemas principales del mundo”; y cuenta que tres amigos (Simplicio, Salviati y Sagredo), se reunieron cuatro días para discutir a las dos teorías rivales. Uno de los personajes (Sagrado) actúa como portavoz del propio Galileo. Propone las nuevas razones basadas en los descubrimientos telescopios. El libro esta llevada con gran habilidad literaria. Después de la publicación en 1632, fue atacado por la iglesia católica. El Papa nombró una comisión que estudio en secreto la obra. De acuerdo con el informe de la comisión, Galileo de casi setenta años fue llamado a Roma para responder a la Inquisición en 1633. Lo juzgaron en ausencia y lo trajeron a oír la sentencia el 22 de junio de 1633. La sentencia que le impuso la inquisición  fue de prisión perpetua. Galileo fue obligado a leer de rodillas un documento elaborado por la iglesia en el cual negaba su apoyo a la teoría de Copérnico y su compromiso de no enseñar esta teoría que contradice a las sagradas escrituras. Por su amistad con el Papa y su avanzada edad la pena fue rebajada a prisión domiciliaria. Hoy se recuerda a Galileo como el hombre y científico que defendió la teoría de Copérnico. Galileo es sin duda el científico mas noble y valiente, se dice que al levantarse, después de haberse arrodillado ante la Inquisición y negado el movimiento de la Tierra, murmuró diciendo que: “a pesar de todo, se mueve”. En 1642 falleció Galileo en su prisión domiciliaria, el mismo año que nació Isaac Newton en Inglaterra.

8.          ISAAC NEWTON. Nació  el 24 de diciembre 1642 en Inglaterra. Considerado el mayor científico de todos los tiempos. Desarrolló en famoso binomio elevado a la enésima potencia, cuando tenía apenas 22 años. Creó el cálculo diferencial e integral. Determinó la ley de gravitación universal. Explicó la dispersión de la luz, cuando un haz luz atraviesa un prisma transparente. Para Newton la luz tenía naturaleza corpuscular. Todo el aporte científico lo hizo antes de los 30 años. Su libro titulado “Principio matemático de la filosofía natural”, por lo general se abrevia llamándolo “Principia”, esta obra es verdaderamente la mas grande obra científica que produjo jamás el intelecto humano. En el se exponen la fuerzas de gravitacionales, el movimiento de los cuerpos sobre los cuales actúan fuerzas conocidas. Los experimentos de Galileo habían revelado la relación entre movimiento y fuerza. Newton adopta el sistema mecánico de Galileo y la desarrolla, enunciando tres principios: (1) principio de inercia, (2) principio de aceleración y (3) principio de acción  y reacción. De recordarse que esta época aparecen nuevos términos en el estudio de las ciencias como, desplazamiento, velocidad, aceleración, fuerza y cantidad de movimiento. En los tiempos de Newton no se conocía el término “energía”. Recién con Newton las leyes de la naturaleza de podía expresar matemáticamente, es decir, se empieza con  el formalismo matemático de la física.

       9.  HUYGENS (1629 – 1695) Nació en Holanda, hijo de un poeta y diplomático  holandés. Cuando Newton pensaba todavía en la naturaleza corpuscular de la luz, y antes que publicara su libro “Óptica”, Christian Huygens estaba construyendo la teoría ondulatoria de la luz en Holanda. En 1690 publicó su libro titulado “Tratado del la luz”, primero su teoría leyó en la Academia de Ciencias en Paris en 1678. Esta teoría de la luz explica perfectamente la difracción e interferencia de la luz. Experimentos posteriores demostraron que la luz se comporta como corpúsculo en unos fenómenos y en otros como onda electromagnética.

10.      FARADAY. Miguel Faraday (1791 – 1869), gran físico ingles: Le pertenece el descubrimiento del fenómeno de la inducción electromagnética en 1831.Este descubrimiento Faraday lo hizo no por casualidad, lo buscó. El mundo no conoció otro físico experimentador tan grande como fue Faraday.

11.      CLAUSIUS. Rodolfo Clausius (1822 -1888), destacado físico teórico alemán. Fue el primero en formular con precisión el segundo principio de la termodinámica, en 1850, en forma de tesis que reza que el calor no puede pasar por si mismo de un cuerpo frió a uno caliente, y en 1865, recurriendo al concepto de entropía que el mismo introdujo. Clausius se dedico a los problemas de la capacidad calorífica de los gases poli atómicos y la conductividad térmica de los gases. Sus trabajos referentes a la teoría cinética de los gases contribuyeron al desarrollo de la termodinámica y la física estadística.

12.      MAXWELL. James Clerk Maxwell (1831 – 1879, celebre hombre de ciencia ingles, fundador de la electrodinámica teórica. Las ecuaciones de Maxwell describen el comportamiento de las ondas electromagnéticas y del campo electromagnético independiente-mente de su procedencia. También es grande la aportación que hizo Maxwell a la teoría cinética de los gases. Le pertenece la deducción de la distribución de las moléculas del gas por las3velocidades.                                  
                       

13.      HERTZ. Enrique Hertz (1857 – 1894), relevante físico alemán que demostró experimentalmente, por medio del vibrador y resonador, que la descarga oscilante engendra en el espacio, ondas electromagnéticas. Hertz puso de manifiesto que las ondas electromagnéticas se reflejan, se refractan y se polarizan, con lo que confirmó la teoríaydeuMaxwell.

14.      PLANCK. Max Planck (1858 – 1947) relevante científico alemán que colocó los cimientos de la teoría cuántica. Al tratar de hallar la expresión matemática que describiera correctamente la distribución espectral de la radiación del cuerpo negro, Planck demostró que semejante fórmula podía obtenerse introduciendo en la teoría el “cuanto de acción” o paquete de energía. Planck conjeturo que el cuerpo emite energía por porciones, igual, al producto de cierta “constante” por la frecuencia de la luz. La energía de una onda electromagnética es directamente proporcional a su frecuencia. La energía esta cuantizada en paquetes de energía.

15.      BOHR. Niels Bohr (1885 – 1962), celebre físico danés. Creo el primer modelo cuántico del átomo, descubriendo de este modo la le ley de la cuantificación de la energía. Participó activamente en la elaboración de los principios de la mecánica cuántica. Demostró la inaplicabilidad, de principio, al micro mundo de los conceptos idóneos para describir el comportamiento de los cuerpos microscópicos. Hizo una gran aportación a la teoría de la estructura del núcleo atómico.

16.      EINSTEIN. Albert Einstein (1879 – 1955), hombre de ciencia genial, creador de la teoría de la relatividad que revolucionó el pensamiento humano físico. En 1905 Einstein publica un trabajo dedicado a la teoría especial de la relatividad. En 1907 obtuvo la fórmula que relaciona la energía y la masa. En 1915 publica la teoría general de la relatividad. De esta teoría se desprendían nuevas leyes de la gravitación y las deducciones acerca de la curvatura del espacio. La aportación que hizo Einstein a la física no se limita a la teoría de la relatividad. Del trabajo de Planck saca la conclusión sobre la existencia del fotón, o sea, de una partícula de luz, y explica el fenómeno del “efecto fotoeléctrico” en 1905. El termino “fotón” reemplazó a los “cuantos de energía”. Einstein recibe el premio Nóbel de Física en 1921 por la teoría del “efecto fotoeléctrico” aunque muchas personas piensan que el Nóbel lo ganó por la teoría de la relatividad. No hay duda que la “teoría de la relatividad” le dio fama a Albert Einstein.

17.      CURIE. Maria Sklodowska-Curie, destaca-da mujer de ciencia. Introdujo el término “radiactividad”. Descubrió la radiactividad del uranio, torio, polonio y radio.

                Actualmente se están perfeccionando las técnicas experimentales; destacando los avances realizados en electrónica, especialmente el nacimiento y desarrollo de la cibernética; también se realizan exploraciones del espacio, por medio de satélites artificiales y vuelos espaciales.