Orígenes de la Física: Antes de la Antigua Grecia
Las civilizaciones antiguas sentaron las bases de la astronomía, las matemáticas y la medición del tiempo, elementos cruciales para el desarrollo posterior de la física.
Civilizaciones Antiguas y sus Aportaciones
- Babilonios:
- Inventaron el sistema sexagesimal (división del círculo en 360°), utilizado aún hoy para medir el tiempo y los ángulos.
- Desarrollaron la astronomía y predijeron eclipses solares y lunares.
- Mayas:
- Desarrollaron calendarios extremadamente precisos (Haab y Tzolkin).
- Realizaron observaciones astronómicas detalladas y construyeron arquitectura alineada con eventos celestes (solsticios y equinoccios).
- Egipcios:
- Aportaron avances en geometría, utilizados en la construcción de pirámides y monumentos.
- Desarrollaron un calendario de 365 días.
- Inventaron las clepsidras (relojes de agua) para medir el tiempo con precisión.
La Física en la Antigua Grecia
Este periodo se caracterizó por el desarrollo de la filosofía natural, donde la física se entrelazaba con la búsqueda de explicaciones racionales sobre el universo. Se produjeron avances significativos en matemáticas, astronomía y medicina.
Filósofos Naturales y Matemáticos Clave
- Pitágoras:
- Contribuyó significativamente a la geometría y la teoría de números.
- Descubrió la relación matemática entre la longitud de las cuerdas de un instrumento musical y la altura del sonido que producen.
- Empédocles:
- Propuso la influyente teoría de los cuatro elementos (tierra, agua, aire y fuego).
- Exploró la idea de que el universo está regido por fuerzas naturales.
- Tales de Mileto: Considerado el primer filósofo natural, explicó la física del universo y realizó predicciones astronómicas.
- Aristarco de Samos: Propuso el modelo heliocéntrico del universo.
Teorías Atómicas y Cosmología
- Leucipo: Propuso la primera teoría atómica.
- Demócrito: Desarrolló la teoría atómica, postulando que el átomo era la partícula fundamental e indivisible.
- Aristóteles: Su física se entrelazaba con la filosofía; su cosmología geocéntrica dominó el pensamiento occidental durante siglos.
Grandes Matemáticos y Físicos
- Euclides:
- Desarrolló la geometría euclidiana, que se basa en axiomas y teoremas.
- Su obra «Elementos» es uno de los libros más influyentes en la historia de la matemática.
- Arquímedes:
- Estableció los principios de la estática y la hidrostática (Principio de Arquímedes).
- Inventó dispositivos mecánicos, como la espiral de Arquímedes.
La Edad Media: Transición y Preservación
Durante este periodo, la Influencia de la Iglesia subordinó el conocimiento racional a las verdades religiosas. Sin embargo, se produjeron avances significativos que prepararon el camino para la Revolución Científica.
Pensadores y Contribuciones
- Tomás de Aquino: Integró la filosofía aristotélica con la teología cristiana, buscando armonizar la razón con la fe.
- Roberto Grosseteste:
- Definió la luz como materia fundamental y estudió la óptica.
- Realizó importantes estudios en astronomía y matemáticas.
- Juan Buridán: Desarrolló la Teoría del Ímpetu, un precursor crucial del concepto de inercia de Newton, al postular que un objeto mantiene su movimiento a menos que una fuerza externa lo detenga.
Renacimiento y la Revolución Científica
Este periodo marcó el nacimiento de la ciencia moderna, caracterizado por la observación sistemática, la experimentación y la formulación de leyes matemáticas.
Pioneros de la Física Moderna
- Nicolás Copérnico:
- Propuso el Modelo Heliocéntrico, donde la Tierra y los planetas giran alrededor del Sol.
- Obra clave: «De revolutionibus orbium coelestium».
- Galileo Galilei:
- Considerado el Padre de la Física Moderna.
- Formuló las leyes de la caída de los cuerpos mediante experimentos (como el del plano inclinado).
- Utilizó el telescopio para estudiar el cielo.
- Johannes Kepler:
- Descubrió las Leyes del Movimiento Planetario, describiendo órbitas elípticas alrededor del Sol.
- Obra clave: «Astronomia nova».
- Isaac Newton:
- Estableció las Tres Leyes del Movimiento y la Ley de la Gravitación Universal.
- Su obra cumbre fue «Philosophiae Naturalis Principia Mathematica».
Ramas Fundamentales de la Física
Física Clásica (Siglos XVII – XIX)
Se enfoca en fenómenos que ocurren a velocidades bajas en comparación con la luz y a escalas macroscópicas.
- Mecánica Clásica: Describe el movimiento de los objetos y las fuerzas que actúan sobre ellos. Se fundamenta en las leyes de Newton.
- Termodinámica: Estudia el calor, la temperatura, la energía térmica y cómo la energía se transfiere entre sistemas.
- Electromagnetismo: Describe la interacción entre la electricidad y el magnetismo, incluyendo las ondas electromagnéticas. Se basa en las ecuaciones de Maxwell.
Física Moderna (Siglo XX en adelante)
Se ocupa de fenómenos a velocidades cercanas a la luz o a escalas atómicas y subatómicas.
- Teoría de la Relatividad: Desarrollada por Albert Einstein. Describe cómo la velocidad y la posición afectan la medición del tiempo y el espacio (Relatividad Especial y General).
- Mecánica Cuántica: Estudia el comportamiento de la materia y la energía a nivel atómico y subatómico. Figuras clave incluyen a Planck, Bohr y Schrödinger.
- Física Nuclear y de Partículas: Se centra en la estructura del núcleo atómico y las partículas elementales (Rutherford, Chadwick, Higgs).
Conceptos y Experimentos Fundamentales
Conceptos Históricos y Modernos
- Sublunar (Cosmología Aristotélica): Se refiere a la Tierra y su entorno inmediato, compuesto por los cuatro elementos (tierra, agua, aire y fuego).
- Supralunar (Cosmología Aristotélica): Se refiere a la región celeste, compuesta por el quinto elemento, el éter.
- Dualidad Onda-Partícula: Principio de la mecánica cuántica que establece que entidades como electrones y fotones pueden manifestar comportamiento tanto de partícula como de onda.
- Principio de Incertidumbre (Heisenberg): Postula que es imposible conocer simultáneamente y con precisión la posición y el momento (velocidad) exactos de una partícula.
Experimentos Clave en la Historia de la Física
- Galileo (Plano Inclinado): Demostró que los objetos caen con la misma aceleración, sentando las bases de la cinemática.
- Rutherford (Lámina de Oro): Llevó al descubrimiento del núcleo atómico, refutando el modelo anterior.
- Young (Doble Rendija): Demostró la naturaleza ondulatoria de la luz, crucial para la comprensión de la mecánica cuántica.