Breve historia de la Física

Los intentos de la Física por comprender el universo y en concreto, nuestra propia constitución de la materia han sido una cuestión importantísima, que solo puede comprenderse, y solo ha podido ir solucionándose mediante una comprensión temporal.

Es posible, que las teorías sobre partículas o Moleculares nunca se hubieran desarrollado si Demócrito en algún momento no se hubiera preguntado por la materia, y pensara que se encuentra formada por pequeñas partículas indivisibles a las que llamó Átomos.

O incluso pensar que la ciencia no se hubiese desarrollado, si Roger Bacon no hubiera establecido el método científico.

Es decir, aquí veremos cómo la ciencia ha tenido  un proceso de evolución a lo largo de la Historia, por el cual, es posible entender cómo razonamientos que no están estrechamente relacionados de alguna forma están involucrados y cómo han permitido su desarrollo.

Esta entrada realizará una evolución desde el primer intento de comprensión de nuestra naturaleza, hasta teorías tan evolucionadas, como puede ser El Modelo Estándar, acabando en los preones, partículas teóricas más pequeñas que los quarks.

Dividiremos esta larga historia en tres periodos:

1º Periodo.

Está relacionado con los primeros tiempos de los grandes pensadores hasta la revolución copernicana. Instaurando una revolución científica y creando las bases de la mecánica.

Comenzamos ésta andadura con Tales de Mileto, (624 a. C al 546 a. C.) considerado el primer filósofo, pues trató de dar explicaciones racionales a distintos fenómenos físicos, dejando atrás la tradición mítica. Esto es lo que se conoce como “el paso del mito al logos”.

En esencia, Tales atribuía toda su filosofía en que el agua era la sustancia básica que movía la Tierra.

“Parece que también Tales, según cuentan, supuso que el alma era algo capaz de producir movimiento, si es que afirmó que la piedra imán tiene alma porque mueve al hierro.”

Indica que ya se tenía conocimientos de la atracción de los imanes.

Pitágoras, quién dio una gran compresión matemática de la realidad, fue el primer Filósofo en sostener que la Tierra era redonda.

Fue de los primeros en revelar que el “Lucero del alba” era el mismo planeta que el “Lucero de la tarde”, Venus.

Anaxágoras dio un gran impulso a la investigación de la naturaleza fundada en la experiencia, la memoria y la técnica.

Además sus enseñanzas fueron un antecedente clave para la ley de conservación de la masa.

Empédocles postula que el hombre es también un compuesto de los cuatro elementos, ya sean el agua el fuego, el aire y la tierra.

La salud consiste en el equilibrio de dichos elementos.

Demócrito

Demócrito desarrolló la teoría Atómica, punto clave para el desarrollo y evolución para lo que hoy conocemos como átomos.

Consideraba que la materia estaba formada por pequeñas partículas indivisibles, llamadas átomos. Entre los átomos existe vacío.

"Aparte de átomos y espacio vacío nada existe; lo demás es opinión".

Aristóteles

Realizó un compendio del conocimiento científico. Y estableció las bases de la ciencia durante unos mil años.

Además hizo sombra a muchos científicos posteriores con teorías importantes, ya que se le consideraba dogma de fe.  Como a Aristarco de Samos que fue el primero en proponer el modelo heliocéntrico situando al sol en el centro de universo.

Aun así, como Aristóteles había establecido el geocentrismo, la teoría de Aristarco fue rechazada.

La teoría de los cuatro elementos fue la aceptada durante muchos siglos. Siguiendo la teoría aristotélica los alquimistas (considerados como los primitivos químicos) intentaban obtener la Piedra Filosofal, sustancia que les permitiría transmutar los metales en oro, curar cualquier enfermedad y evitar, incluso, la vejez y la muerte.

Muchos filósofos se sucedieron dando una gran descripción física de la realidad, como Arquímedes con sus principios en hidrostática, o Ptolomeo con una compleja teoría del movimiento plantario.

Roger Bacon estableció la observación como método para desarrollar teorías científicas

Y Nicolás Copérnico que cierra una larga etapa de oscuridad, dejando detrás los dogmatismos aristotélicos de la iglesia al establecer el modelo heliocéntrico causando gran conmoción científica y filosófica.

2º Periodo

Esta etapa comienza estimulado con la revolución copernicana y con el nacimiento de una figura que será considerado para muchos, padre de la física Moderna.

Galileo Galilei (1564 – 1642)

Físico, Filósofo, Astrónomo y matemático, estandarte de la revolución científica. Amante de las distintas ramas de la ciencia.

De él tenemos contribuciones como el telescopio, estudios sobre la mecánica celeste.

Instaura, siguiendo a Roger Bacon, el método científico como forma de hacer ciencia. Su convicción le llevo a enfrentarse a la iglesia y a la inquisición.

Fue juzgado ante el tribunal de la Santa Inquisición por su apoyo hacia la teoría heliocéntrica, siendo obligado a retractarse en juicio para no ser quedamos en la hoguera. Durante el juicio pronunció la famosa frase “eppur  si  muove” (y sin embargo se mueve) que sintetiza la tenacidad de la evidencia científica frente a la censura de la fe.

Tycho Brahe obtuvo mediciones muy precisas sobre sistemas celestes, datos muy importantes que ayudarían a Johannes Kepler a desarrollar su teoría del movimiento planetario. Además Keppler da una descripción cualitativa de la gravitación.

Sir Isaac Newton Realizó muchas contribuciones, como en la rama de la matemática, sobre la luz y la Óptica. Estipula que la luz puede estar formada por partículas, realiza estudios sobre la velocidad del sonido, mecánica de fluidos, la ley de la gravitación universal o las muy conocidas leyes de Newton.

Thomas Young desarrolla la teoría ondulatoria de la luz.

Michael Faraday Fundador del electromagnetismo, descubre la inducción electromagnética, y unifica la electricidad y el electromagnetismo como una teoría individual.

James Clerk Maxwell También fue una persona de gran importancia ya que dotó a la materia de características claves en su evolución a lo largo de la historia. Con las leyes de Maxwell se demostró que la electricidad, el magnetismo y hasta la luz, son manifestaciones del mismo fenómeno.

George Stoney estableció la hipótesis según la cual la electricidad era creada por unos corpúsculos elementales que llamó electrones. Realizó experimentos para intentar calcular su masa.

Wilhelm Röntgen produjo radiación electromagnética, en la frecuencia de onda que ahora llamamos rayos X.

Marie Curie junto a su marido Pierre Curie realizaron grandes investigaciones en el campo de la radioactividad, Esto daría lugar a una gran revolución en la historia de la ciencia al demostrarse la posibilidad de una desintegración espontánea del núcleo atómico y la consiguiente transformación de un elemento en otro.

Exponen los procedimientos para aislar los elementos radiactivos, en particular el radio.

Estudia las emisiones de los tres tipos de rayos: los rayos alfa, beta y gamma

Joseph Thompson realizó una serie de experimentos en tubos de rayos catódicos, que le condujeron al descubrimiento de los electrones.

Mediante la medición de los mismos, le condujo a la creación de un modelo atómico nuevo. El Modelo atómico de Thomson, es una teoría sobre la estructura atómica, en el que el átomo está formado por electrones con carga negativa en un átomo positivo.

Con esto se consiguió ver que los átomos eran realmente divisibles, los físicos inventaron más tarde el término "partículas elementales" para designar a las partículas indivisibles.

Pero dicho modelo presentaba muchas insuficiencias, que fueron suplidas mediante el modelo teórico desarrollado por su alumno Ernest Rutherford, que llevó a cabo el descubrimiento del Núcleo.

Propuso que la mayor parte de la carga y la masa del átomo estaba concentrada en una parte muy pequeña, situada en el centro.

Esto cierra una etapa para abrir una nueva en el que una nueva teoría que servirá de hilo estructural para dar forma y sentido a nuevos modelos y partículas cada vez de forma más precisa.

3º Periodo

Esta tercera etapa está relacionada con todos los descubrimientos de la Teoría cuántica. Pasar de ese pensamiento Newtoniano de la realidad para empezar a observar un pensamiento de la realidad mucho más complejo.

En ésta etapa los científicos, creían que habían logrado una gran compresión a cerca de los principios fundamentales de la naturaleza.

Nuevas teorías fueron surgiendo a manos de asombrosos científicos y fueron destruyendo sólidos pilares que antes se creían como absolutos, como ocurrió con la teoría de la relatividad de Einstein en oposición a la visión Newtoniana de la realidad. Y el creciente campo de la mecánica cuántica casó mucho interés, alterando los conceptos fundamentales de la física.

Es Max Planck considerado padre de la Teoría Cuántica quien inicia ésta interesando etapa llena de asombrosos descubrimientos.

Descubre la constante de Plack, realizando una discretización de la Energía. Es decir la radiación no se puede emitir de forma continua, sino en pequeñas cantidades llamadas cuantos. Además postula la ley de Planck, que explica el expectro de emisión de un cuerpo negro.

Albert Einstein considerado el científico más importante del siglo XX, realizó como sabemos estudios muy importantes, tales como la teoría de la relatividad especial y general, cambiando el concepto anteriormente establecido sobre la gravedad, el efecto fotoeléctrico.

Dotó a la materia de una nueva cualidad, en que masa y energía son equivalentes.

Niels Bohr a partir de la teoría cuántica establece una nueva teoría sobre la estructura atómica.

Dicho modelo introduce una cuantización de los distintos niveles.

Basándose en el átomo más sencillo, en el del Hidrógeno, se intenta explicar la estabilidad de la materia y los espectros de emisión y absorción discretos que se observan en los gases.

Una contribución muy importante para el desarrollo en el descubrimiento de las distintas partículas, fue el descubrimiento del protón. Se le atribuye a Rutherford, el cuál estableció dicha partícula como partícula fundamental.

Y la última etapa comprende el presente, y los nuevos descubrimientos, desde el modelo estándar hasta el Bosón de Higgs.

Es una Etapa que se encuentra en evolución, y desarrollo.

Muchas son las personas que contribuyen a su desarrollo, y grandes avances son los que se han ido obteniendo.

Por ello, prefiero contarles con más detalle, parte de estas investigaciones en próximas entradas.