La física es una rama de la ciencia
. Es una de las disciplinas científicas más fundamentales . El objetivo
principal de la física es explicar cómo se mueven las cosas en el
espacio y el tiempo y comprender cómo se comporta el universo . Estudia
la materia , las fuerzas y sus efectos.
La astronomía , una parte de la física, es la ciencia
natural más antigua. En el pasado, era parte de la " filosofía natural
" con otros campos de la ciencia, como la química y la biología .
Durante la revolución científica , estos campos se separaron y la
física se convirtió en un campo de conocimiento distinto .
La física es muy importante en el desarrollo de nuevas
tecnologías , como aviones , televisores , computadoras y armas
nucleares . La mecánica , una rama de la física, ayudó a desarrollar el
campo matemático del cálculo .
Historia
La astronomía es la
ciencia natural más antigua . Los sumerios y los antiguos egipcios
estudiaron las estrellas, principalmente con miras a la predicción y la
religión. Los primeros mapas estelares de Babilonia datan del 1200 a .
C. Que los eventos astronómicos sean periódicos también se remonta a
los babilonios. Su comprensión no era científica, pero sus
observaciones influyeron en la astronomía posterior. Gran parte de la
astronomía provino de Mesopotamia , Babilonia , el Antiguo Egipto y la
Antigua Grecia . Los astrónomos de Egipto construyeron monumentos que
mostraban cómo se movían los objetos en el cielo y la mayoría de los
nombres de las constelaciones en elEl hemisferio norte vino de los
astrónomos griegos.
La filosofía natural
comenzó en Grecia alrededor del 650 a. C. cuando un movimiento de
filósofos reemplazó la superstición con el naturalismo , que refutó lo
espiritual. Leucipo y su alumno Demócrito sugirieron la idea del átomo
alrededor de este período.
- La física en el
mundo islámico medieval
Los eruditos
islámicos continuaron estudiando la física aristotélica durante la Edad
de Oro islámica . Una de las principales contribuciones fue la
astronomía observacional. Algunos, como Ibn Sahl , Al-Kindi
, Ibn al-Haytham , Al-Farisi y Avicenna ,
trabajaron en óptica y visión . En The Book of Optics , Ibn al-Haytham
rechazó las ideas griegas anteriores sobre la visión y propuso una
nueva teoría. Estudió cómo entra la luz en el ojo y desarrolló la
cámara oscura.. Más tarde, los científicos europeos construyeron
anteojos, lupas, telescopios y cámaras a partir de este libro.
La física se
convirtió en un campo de estudio separado después de la revolución
científica. Los experimentos de Galileo ayudaron a crear la física
clásica. Aunque no inventó el telescopio, lo usó cuando miró hacia el
cielo nocturno. Apoyó la idea de Copérnico de que la Tierra se movía
alrededor del Sol ( heliocentrismo ). También investigó la gravedad.
Isaac Newton usó las ideas de Galileo para crear sus tres leyes del
movimiento y su ley de gravitación universal . Juntas, estas leyes
explicaron el movimiento de los cuerpos que caen cerca de la tierra y
el movimiento de la tierra y los planetas alrededor del sol.
En un par de siglos, la Revolución Industrial estaba en
pleno apogeo y se hicieron muchos más descubrimientos en muchos campos
de la ciencia. Las leyes de la física clásica son lo suficientemente
buenas para estudiar objetos que se mueven mucho más lento que la
velocidad de la luz y no son microscópicos. Cuando los científicos
estudiaron la mecánica cuántica por primera vez , tuvieron que crear un
nuevo conjunto de leyes, que fue el comienzo de la física moderna.
A medida que los
científicos investigaban las partículas, descubrieron lo que la
mecánica clásica no podía explicar. La mecánica clásica predijo que la
velocidad de la luz variaba, pero los experimentos mostraron que la
velocidad de la luz se mantuvo igual. Esto fue predicho por la teoría
de la relatividad especial de Albert Einstein . Einstein predijo que la
velocidad de la radiación electromagnética a través del espacio vacío
siempre sería la misma. Su visión del espacio-tiempo reemplazó la
antigua idea de que el espacio y el tiempo eran cosas bastante
separadas.
Max Planck ideó la mecánica cuántica para explicar por
qué el metal libera electrones cuando se le ilumina y por qué la
materia emite radiación . La mecánica cuántica se aplica a cosas muy
pequeñas como los electrones, protones y neutrones que forman un átomo
. Gente como Werner Heisenberg , Erwin Schrödinger y Paul Dirac
continuaron trabajando en mecánica cuántica y finalmente obtuvimos el
Modelo Estándar.
Definición
La física es el
estudio de la energía y la materia en el espacio y el tiempo y cómo se
relacionan entre sí. Los físicos asumen la existencia de masa ,
longitud , tiempo y corriente eléctrica y luego definen todas las demás
cantidades físicas en términos de estas unidades básicas . La masa, la
longitud, el tiempo y la corriente eléctrica nunca se definen, pero
siempre se definen las unidades estándar utilizadas para medirlas. En
el Sistema Internacional de Unidades (abreviado SI del francés S ystème
Iinternacional), el kilogramo es la unidad básica de masa, el metro es
la unidad básica de longitud, el segundo es la unidad básica de tiempo
y el amperio es la unidad básica de la corriente eléctrica. Además de
estas cuatro unidades, hay otras tres: el mol , que es la unidad de la
cantidad de materia, la candela que mide la intensidad luminosa (el
poder de la iluminación) y el kelvin , la unidad de temperatura .
La física estudia cómo se mueven las cosas y las
fuerzas que las hacen moverse. Por ejemplo, la física utiliza la
velocidad y la aceleración para mostrar cómo se mueven las cosas.
Además, los físicos estudian las fuerzas de la gravedad , la
electricidad , el magnetismo y las fuerzas que mantienen unidas las
cosas.
La física estudia cosas muy grandes y cosas muy
pequeñas. Por ejemplo, los físicos pueden estudiar estrellas , planetas
y galaxias, pero también pueden estudiar pequeños trozos de materia,
como átomos y electrones . También pueden estudiar el sonido , la luz y
otras ondas . Además de eso, podrían examinar la energía , el calor y
la radiactividad , e incluso el espacio y el tiempo . La física no solo
ayuda a las personas a comprender cómo se mueven los objetos, sino cómo
cambian de forma, cómo hacen ruido , qué tan calientes ofrías serán, y
de qué están hechas al nivel más pequeño .
Física
y matemáticas
La física es una
ciencia cuantitativa porque se basa en medir con números . Las
matemáticas se utilizan en física para hacer modelos que intentan
predecir lo que sucederá en la naturaleza. Estas predicciones se
comparan con la forma en que funciona el mundo real . Los físicos
siempre están trabajando para mejorar sus modelos del mundo.
Ramas
La mecánica clásica
contiene temas importantes como las leyes del movimiento de Newton, la
mecánica lagrangiana, la mecánica hamiltoniana, la cinemática, la
estática, la dinámica, la teoría del caos, la acústica, la dinámica de
fluidos, la mecánica del continuo. La mecánica clásica se trata de
fuerzas que actúan sobre un cuerpo en la naturaleza, equilibrar
fuerzas, mantener el estado de equilibrio, etc.
El electromagnetismo es el estudio de las cargas de un
cuerpo en particular. Contiene subtemas como Electrostática,
electrodinámica, electricidad, magnetismo, magnetostática, ecuaciones
de Maxwell, óptica.
La termodinámica y la mecánica estadística están
relacionadas con la temperatura. Incluye temas principales como motor
térmico, teoría cinética. Utiliza términos como calor (Q), trabajo (W)
y energía interna (U). La primera ley de la termodinámica nos da la
relación por la siguiente ecuación (ΔU = Q - W )
La mecánica cuántica es el estudio de partículas a
nivel atómico teniendo en cuenta el modelo atómico. Incluye subtemas
Formulación integral de trayectoria, teoría de la dispersión, ecuación
de Schrödinger, teoría cuántica de campos, mecánica estadística
cuántica.
Físicos
Los físicos teóricos famosos incluyen:
- Galileo Galilei (1564-1642)
- Christiaan Huygens (1629-1695)
- Isaac Newton (1643-1727)
- Leonhard Euler (1707-1783)
- Joseph Louis Lagrange (1736-1813)
- Pierre-Simon Laplace (1749-1827)
- Joseph Fourier (1768–1830)
- Nicolas Léonard Sadi Carnot (1796-1842)
- William Rowan Hamilton (1805-1865)
- Rudolf Clausius (1822-1888)
- James Clerk Maxwell (1831–1879)
- J. Willard Gibbs (1839-1903)
- Ludwig Boltzmann (1844-1906)
- Hendrik A. Lorentz (1853–1928)
- Henri Poincaré (1854-1912)
- Nikola Tesla (1856-1943)
- Max Planck (1858-1947)
- Albert Einstein (1879-1955)
- Max Born (1882-1970)
- Niels Bohr (1885-1962)
- Erwin Schrödinger (1887-1961)
- Louis de Broglie (1892-1987)
- Satyendra Nath Bose (1894-1974)
- Wolfgang Pauli (1900-1958)
- Enrico Fermi (1901-1954)
- Werner Heisenberg (1901-1976)
- Paul Dirac (1902-1984)
- Robert Oppenheimer (1904-1967)
- Nikolay Bogolyubov (1909–1992)
- Subrahmanyan Chandrasekhar (1910-1995)
- Richard Feynman (1918-1988))
- Freeman Dyson (1923-2020)
- Murray Gell-Mann (1929–)
- Roger Penrose (1931–)
- Leonard Susskind (1940–)
- Stephen Hawking (1942-2018)