Física y ciencia

¿Qué es la física?

Se ocupa de entender y describir el comportamiento de la materia y las fuerzas que la rigen, así como de formular y probar teorías y leyes que expliquen dichos fenómenos.

¿Qué estudia la física?

La física es una ciencia natural que estudia la materia y la energía, sus propiedades y las leyes que explican los comportamientos observados en fenómenos naturales. La física abarca desde el estudio de las partículas subatómicas hasta el análisis de los cuerpos celestes y el universo, en su conjunto. Es una disciplina esencial para entender el funcionamiento del mundo que nos rodea y ha sido fundamental en el desarrollo de tecnologías avanzadas en distintas áreas de la vida cotidiana.

La física, a su vez, se subdivide en distintas ramas, en función de lo que se pretende explicar. Veamos algunos ejemplos:

Actividad científica

A lo largo de la historia, la actividad científica ha sido indispensable para ayudar a las distintas civilizaciones a evolucionar. Por eso, es imposible entender cómo crecían y cambiaban sin conocer los avances científicos de su época: estos avances suponían una solución a ciertos problemas que se les presentaban.

Pese a que la palabra física proviene del griego physikḗ (epistḗmē), que se traduce como "conocimiento de la naturaleza", podemos situar los orígenes de la física mucho antes de la Antigua Grecia.

Como hemos dicho, el desarrollo de la ciencia muchas veces se debía a la necesidad de afrontar un problema, y es que gracias al estudio del cielo y sus elementos, los egipcios eran capaces de guiarse (entre otras utilidades). Asimismo, el interés por comprender lo que los rodeaba, incluso, correspondía a razones religiosas, ya que los elementos del cielo eran imágenes de dioses para ellos.

Cientos de años más tarde, los griegos desarrollaron lo que conocemos como filosofía natural. Esta trataba de explicar los fenómenos naturales, mediante la observación de los sucesos e intentando dar a estos un origen natural, rechazando que las causas fuesen religiosas o sobrenaturales. Algunas de sus observaciones, aunque evidentemente fuesen erróneas, muchas veces por la falta de medios, sentaron la base de teorías muy importante y complejas que se desarrollarían más adelante. Una de ellas es la existencia de átomos.

Por razones como esta, podríamos considerar la filosofía natural como el predecesor de lo que conocemos hoy en día como física; aunque, como puedes ver, no hay un punto de partida exacto.

Figura 1. El filósofo griego Aristóteles es conocido como uno de los padres de la filosofía natural por su libro titulado Física.

Si continuamos moviéndonos por el tiempo, iremos encontrando los primeros cimientos de lo que hoy en día conocemos como física. Pese a épocas en las que el conocimiento y el estudio eran ocultadas, como el oscurantismo, el desarrollo de la física fue avanzando, poco a poco, y fue desarrollando cada vez más teorías que explicaban de forma más precisa los acontecimientos de la naturaleza —aunque esto supusiese derribar pensamientos que ya estuviesen establecidos—. Gracias al trabajo de físicos como Galileo Galilei, Isaac Newton, James Clerk Maxwell o Albert Einstein (entre muchos otros), la física es hoy en día una de las herramientas más potentes que tenemos para afrontar el universo y sus enigmas.

Trabajo científico

Imagínate que, el día de mañana, observas el cielo y ves algo extraño, que consideras que no se corresponde con las leyes de la física actual. Es verdad que hablar de hoy en día es mucho suponer, ya que empleamos herramientas muy potentes para descubrir comportamientos anómalos; pero, aun así, podría darse el caso. De primeras, no podrías anunciar que has descubierto algo nuevo, sino que tendrías que llevar a cabo una investigación.

Tanto en la física como en el resto ciencias, las personas implicadas no tienen una manera propia de actuar hacía un descubrimiento, sino que siguen lo que se conoce como el método científico.

Este método científico tiene una cierta estructura que seguir:

1. En primer lugar, hay que realizar una observación del fenómeno extraño y después hacernos preguntas sobre lo que está pasando. Por ejemplo, observamos que cuando introducimos un lápiz en un vaso de agua, este parece que se ha partido: ¿Se ha partido el lápiz realmente? ¿Por qué lo vemos así?

2. A continuación, hay que hacer una investigación profunda alrededor del tema. Siguiendo nuestro caso, podemos sacar el lápiz y ver que está perfecto. Además, también podemos probar con otros objetos y observaremos en todos el mismo patrón.

3. Alrededor de la investigación hecha, construimos una hipótesis. Esta es una teoría que parte de una idea, pero que aún no ha sido probada ni refutada y que, por tanto, se tiene que demostrar. Entonces, con lo que hemos observado podríamos decir que "Al introducir un objeto en el agua, la imagen que se observa es distinta a la que veríamos si este objeto no estuviese en el agua. En consecuencia, la luz tiene que viajar de manera distinta en este medio".

4. Una vez hecha nuestra hipótesis, tendríamos que llevar a cabo experimentos. Generalmente en la física estos experimentos son tangibles, pero en algunos casos también se pueden demostrar hipótesis a partir del análisis teórico. A partir de estos resultados podemos comprobar si nuestra hipótesis es cierta o falsa. En el caso que nos ocupa, con el equipamiento adecuado, podríamos observar que nuestra hipótesis es cierta y que la luz viaja a una velocidad distinta en diferentes medios, provocando esta diferencia en la imagen que observamos que es proporcional al ángulo en el cual incide la luz.

5. Si encontramos que nuestra hipótesis es cierta, lo siguiente que debemos hacer es comunicar los resultados al mundo científico, lo cual se hace mediante artículos científicos en revistas de ciencia. Si fuese falsa, evidentemente lo primero que debemos hacer es revisar que todos nuestros experimentos se hayan realizado correctamente. De ser así, debemos comunicar también nuestros resultados y volver a plantear una nueva hipótesis. De acuerdo con nuestro ejemplo, haríamos un artículo explicando el fenómeno que hoy en día conocemos como refracción y la Ley de Snell, que es la que explica este fenómeno. Este artículo lo enviaríamos a páginas y revistas científicas para que lo revisasen, aceptasen y publicasen; además, de poder hacer nosotros también alguna publicación de manera independiente, siempre cerciorándonos de que nuestros resultados sean correctos.

Tanto la física como la ciencia, en general, exigen estar constantemente actualizado. Es por ello que no solo es importante construir nuestras propias hipótesis y teoremas, sino que también tenemos que intentar desmontar ideas comunicadas por otros científicos, si pensamos que estas pueden ser erróneas. Para hacerlo, también debemos seguir el método científico: esto nos permitirá construir una física más sólida y sin fisuras, capaz de explicar de manera más precisa lo que pasa en el mundo.

Fig: 3. Con este anuncio del 1923 se promocionaba una película que explicaba la teoría de la relatividad de Albert Einstein. Esta teoría refutaba teorías hasta ahora establecidas y explicaba diferencias muy pequeñas que no cuadraban con estas, como la órbita de Mercurio.

Ciencia, física y sociedad

Tal y como hemos comentado, el avance de la ciencia y, concretamente, de la física, ha sido esencial para entender el mundo como hoy en día lo hacemos. La razón es que cada pequeño descubrimiento nos permite conocer mejor todo lo que nos rodea, porque tiene un impacto directo en nuestra vida, aunque no lo notemos.

Fig. 4: Vemos que las ondas electromagnéticas son captadas de distintas maneras, en función de la longitud de onda con la que son emitidas.

Pero, a su vez, la ciencia ha marcado eventos históricos de manera lamentable, que suponen un antes y un después en nuestra sociedad: por desgracia, la construcción de bombas nucleares se debe directamente a descubrimientos logrados en el campo de la física nuclear. Es por ello que decimos que la física es un arma muy poderosa, y ya sabemos que un gran poder conlleva una gran responsabilidad.