Historia de la física - History of physics

Una cuna de Newton , llamado así por el físico Isaac Newton

La física es una rama de la ciencia cuyos principales objetos de estudio son la materia y la energía . Los descubrimientos de la física encuentran aplicaciones en las ciencias naturales y en la tecnología . La física actual puede dividirse libremente en física clásica y física moderna .

Historia antigua

Los elementos de lo que se convirtió en física se extrajeron principalmente de los campos de la astronomía , la óptica y la mecánica , que se unieron metodológicamente a través del estudio de la geometría . Estas disciplinas matemáticas comenzaron en la antigüedad con los babilonios y con escritores helenísticos como Arquímedes y Ptolomeo . Mientras tanto, la filosofía antigua , incluida la denominada " física

Concepto griego

El movimiento hacia una comprensión racional de la naturaleza comenzó al menos desde el período Arcaico en Grecia (650–480 a. C. ) con los filósofos presocráticos . El filósofo Tales de Mileto (siglos VII y VI a. C.), apodado "el padre de la ciencia" por negarse a aceptar diversas explicaciones sobrenaturales, religiosas o mitológicas de los fenómenos naturales , proclamó que todo acontecimiento tenía una causa natural. Thales también hizo avances en 580 a. C. al sugerir que el agua es el elemento básico , experimentando con la atracción entre los imanes y el ámbar frotado y formulando las primeras cosmologías registradas . Anaximandro , famoso por su proto- evolutiva teoría,., Una sustancia llamada apeirón era la piedra angular de toda la materia. Alrededor del 500 a. C., Heráclito propuso que la única ley básica que gobierna el Universo era el principio de cambio y que nada permanece en el mismo estado indefinidamente. Esta observación lo convirtió en uno de los primeros estudiosos de la física antigua en abordar el papel del tiempo en el universo, un concepto clave y a veces polémico en la física moderna y actual.

Aristóteles
(384–322 a. C. )

Durante el período clásico en Grecia (siglos VI, V y IV a. C.) y en la época helenística , la filosofía natural se convirtió lentamente en un campo de estudio apasionante y polémico. Aristóteles (en griego : Ἀριστοτέλης , Aristotélēs ) (384 - 322 a. C.), un estudiante de Platón , promovió el concepto de que la observación de los fenómenos físicos podría conducir en última instancia al descubrimiento de las leyes naturales que los gobiernan. Los escritos de Aristóteles cubren física, metafísica , poesía , teatro , música , lógica , retórica , lingüística , política , gobierno , ética , biología y zoología . Escribió el primer trabajo que se refiere a esa línea de estudio como "Física". En el siglo IV a. C., Aristóteles fundó el sistema conocido como física aristotélica . Intentó explicar ideas como el movimiento (y la gravedad ) con la teoría de los cuatro elementos . Aristóteles creía que toda la materia estaba compuesta de éter o alguna combinación de cuatro elementos: tierra, agua, aire y fuego. Según Aristóteles, estos cuatro elementos terrestres son capaces de inter-transformarse y moverse hacia su lugar natural, por lo que una piedra cae hacia el centro del cosmos, pero las llamas se elevan hacia la circunferencia . Finalmente, la física aristotélica se hizo enormemente popular durante muchos siglos en Europa, informando los desarrollos científicos y escolásticos de la Edad Media . Siguió siendo el paradigma científico dominante en Europa hasta la época de Galileo Galilei e Isaac Newton .

Al principio de la Grecia clásica, era común el conocimiento de que la Tierra es esférica ("redonda"). Alrededor del 240 a. C., como resultado de un experimento seminal , Eratóstenes (276-194 a. C.) estimó con precisión su circunferencia. En contraste con las opiniones geocéntricas de Aristóteles, Aristarco de Samos ( griego : Ἀρίσταρχος ; c.310 - c.230 a. C.) presentó un argumento explícito para un modelo heliocéntrico del sistema solar , es decir, para colocar el Sol , no la Tierra , en su centro. . Seleuco de Seleucia , un seguidor de la teoría heliocéntrica de Aristarco, afirmó que la Tierra giraba alrededor de su propio eje , que, a su vez, giraba alrededor del Sol. Aunque los argumentos que usó se perdieron, Plutarch afirmó que Seleuco fue el primero en probar el sistema heliocéntrico a través del razonamiento.

El antiguo matemático griego Arquímedes , famoso por sus ideas sobre la mecánica de fluidos y la flotabilidad .

En el siglo III a. C., el matemático griego Arquímedes de Siracusa (en griego : Ἀρχιμήδης (287-212 a. C.), considerado generalmente como el mayor matemático de la antigüedad y uno de los más grandes de todos los tiempos, sentó las bases de la hidrostática , la estática y los cálculos las matemáticas subyacentes de la palanca . un importante científico de la antigüedad clásica, Arquímedes también desarrollaron elaborados sistemas de poleas para mover objetos grandes con un mínimo de esfuerzo. el tornillo de Arquímedes sustenta hidroingeniería moderna, y sus máquinas de guerra ayudaron a contener a los ejércitos de Roma en la Primera Guerra Púnica . Arquímedes incluso rompió los argumentos de Aristóteles y su metafísica, señalando que era imposible separar las matemáticas de la naturaleza y lo demostró convirtiendo las teorías matemáticas en inventos prácticos. Además, en su obra On Floating Bodies , alrededor del 250 a. C., Arquímedes desarrolló la ley de la flotabilidad , también conocida como el principio de Arquímedes . En matemáticas, Arquímedes usó el método de agotamiento para calcular el área bajo el arco de una parábola con la suma de una serie infinita, y dio una aproximación notablemente precisa de pi . También definió la espiral que lleva su nombre , fórmulas para los volúmenes de superficies de revolución y un ingenioso sistema para expresar números muy grandes. También desarrolló los principios de los estados de equilibrio y los centros de gravedad , ideas que influirían en los conocidos eruditos Galileo y Newton.

Hiparco (190-120 a. C.), que se centró en la astronomía y las matemáticas, utilizó sofisticadas técnicas geométricas para mapear el movimiento de las estrellas y los planetas , e incluso predijo las horas en que ocurrirían los eclipses solares . Además, agregó cálculos de la distancia del Sol y la Luna a la Tierra, basados ​​en sus mejoras a los instrumentos de observación utilizados en ese momento. Otro de los primeros físicos más famosos fue Ptolomeo (90-168 d. C.), una de las mentes más destacadas durante la época del Imperio Romano . Ptolomeo fue autor de varios tratados científicos, al menos tres de los cuales fueron de importancia continua para la ciencia islámica y europea posterior. El primero es el tratado astronómico ahora conocido como el Almagest (en griego, Ἡ Μεγάλη Σύνταξις, "El gran tratado", originalmente Μαθηματικὴ Σύνταξις, "Tratado matemático"). El segundo es la Geografía , que es una discusión exhaustiva del conocimiento geográfico del mundo grecorromano .

Gran parte del conocimiento acumulado del mundo antiguo se perdió. Incluso de las obras de los pensadores más conocidos, sobrevivieron pocos fragmentos. Aunque escribió al menos catorce libros, casi nada del trabajo directo de Hiparco sobrevivió. De las 150 obras aristotélicas de renombre , sólo existen 30, y algunas de ellas son "poco más que notas de lectura".

India y China

El sistema de numeración hindú-árabe. Las inscripciones en los edictos de Ashoka (siglo III a. C.) muestran este sistema numérico utilizado por los Mauryas imperiales .

También existieron importantes tradiciones físicas y matemáticas en las antiguas ciencias chinas e indias .

Los mapas estelares del erudito chino del siglo XI Su Song son los mapas estelares impresos en madera más antiguos que se conocen que han sobrevivido hasta nuestros días. Este ejemplo, fechado en 1092, emplea proyección cilíndrica .

En la filosofía india , Maharishi Kanada fue el primero en desarrollar sistemáticamente una teoría del atomismo alrededor del 200 a. C., aunque algunos autores le han asignado una era anterior en el siglo VI a. C. Fue elaborado por los atomistas budistas Dharmakirti y Dignāga durante el primer milenio de nuestra era. Pakudha Kaccayana , un filósofo indio del siglo VI a. C. y contemporáneo de Gautama Buda , también había propuesto ideas sobre la constitución atómica del mundo material. Estos filósofos creían que otros elementos (excepto el éter) eran físicamente palpables y, por lo tanto, comprendían minúsculas partículas de materia. La última partícula minúscula de materia que no pudo subdividirse más se denominó Parmanu . Estos filósofos consideraban que el átomo era indestructible y, por tanto, eterno. Los budistas pensaban que los átomos eran objetos diminutos que no se podían ver a simple vista y que nacían y se desvanecían en un instante. La escuela de filósofos Vaisheshika creía que un átomo era un mero punto en el espacio . También fue el primero en representar las relaciones entre el movimiento y la fuerza aplicada. Las teorías indias sobre el átomo son en gran medida abstractas y enredadas en la filosofía, ya que se basaron en la lógica y no en la experiencia o experimentación personal. En astronomía india , Aryabhatiya de Aryabhata (499 EC) propuso la rotación de la Tierra , mientras que Nilakantha Somayaji (1444-1544) de la escuela de astronomía y matemáticas de Kerala propuso un modelo semiheliocéntrico que se asemeja al sistema tychónico .

El estudio del magnetismo en la antigua China se remonta al siglo IV a. C. (en el Libro del Maestro del Valle del Diablo ), un contribuyente principal a este campo fue Shen Kuo (1031-1095), un erudito y estadista que fue el primero en describir la brújula de aguja magnética utilizada para la navegación, así como en establecer el concepto de norte verdadero . En óptica, Shen Kuo desarrolló de forma independiente una cámara oscura .

Mundo islámico

Ibn al-Haytham (c. 965-1040).

En los siglos VII al XV, se produjeron avances científicos en el mundo musulmán. Muchas obras clásicas en indio , asirio , sasánida (persa) y griego , incluidas las obras de Aristóteles , se tradujeron al árabe . Ibn al-Haytham (965-1040), un científico árabe , considerado uno de los fundadores de la óptica moderna, hizo importantes contribuciones . Ptolomeo y Aristóteles teorizaron que la luz brillaba desde el ojo para iluminar objetos o que las "formas" emanaban de los objetos mismos, mientras que al-Haytham (conocido por el nombre latino "Alhazen") sugirió que la luz viaja al ojo en rayos desde diferentes puntos. en un objeto. Los trabajos de Ibn al-Haytham y Abū Rayhān Bīrūnī (973-1050), un científico persa, finalmente pasaron a Europa Occidental, donde fueron estudiados por eruditos como Roger Bacon y Witelo .

Ibn al-Haytham y Biruni fueron los primeros defensores del método científico . Ibn al-Haytham es considerado el "padre del método científico moderno" debido a su énfasis en los datos experimentales y la reproducibilidad de sus resultados. El primer enfoque metódico de los experimentos en el sentido moderno es visible en los trabajos de Ibn al-Haytham, quien introdujo un método inductivo-experimental para lograr resultados. Bīrūnī introdujo los primeros métodos científicos para varios campos de investigación diferentes durante las décadas de 1020 y 1030, incluido un método experimental temprano para la mecánica . La metodología de Biruni se parecía al método científico moderno, particularmente en su énfasis en la experimentación repetida.

Ibn Sīnā (980-1037), conocido como "Avicenna", fue un erudito de Bukhara (en la actual Uzbekistán ) responsable de importantes contribuciones a la física, la óptica, la filosofía y la medicina . Publicó su teoría del movimiento en Book of Healing (1020), donde argumentó que el lanzador imparte un ímpetu a un proyectil, y creía que era una virtud temporal que declinaría incluso en el vacío. Él lo vio como persistente, requiriendo fuerzas externas como la resistencia del aire para disiparlo. Ibn Sina hizo una distinción entre "fuerza" e "inclinación" (llamada "mayl"), y argumentó que un objeto gana mayl cuando el objeto está en oposición a su movimiento natural. Llegó a la conclusión de que la continuación del movimiento se atribuye a la inclinación que se transfiere al objeto, y ese objeto estará en movimiento hasta que se agote el mayl. También afirmó que el proyectil en el vacío no se detendría a menos que se actuara sobre él. Esta concepción del movimiento es consistente con la primera ley del movimiento de Newton , la inercia , que establece que un objeto en movimiento permanecerá en movimiento a menos que una fuerza externa actúe sobre él. Esta idea que discrepaba del punto de vista aristotélico fue descrita más tarde como " impulso " por John Buridan , quien fue influenciado por el Libro de curación de Ibn Sina .

Una página de al-Khwarizmi 's Álgebra .

Hibat Allah Abu'l-Barakat al-Baghdaadi (c. 1080-1165) adoptó y modificó la teoría de Ibn Sina sobre el movimiento de proyectiles . En su Kitab al-Mu'tabar , Abu'l-Barakat afirmó que el motor imparte una inclinación violenta ( mayl qasri ) sobre el movido y que esta disminuye a medida que el objeto en movimiento se aleja del motor. También propuso una explicación de la aceleración de los cuerpos que caen mediante la acumulación de incrementos sucesivos de potencia con incrementos sucesivos de velocidad . Según Shlomo Pines , la teoría del movimiento de al-Baghdaadi fue "la negación más antigua de la ley dinámica fundamental de Aristóteles [es decir, que una fuerza constante produce un movimiento uniforme], [y por lo tanto es una] anticipación de una manera vaga de la ley fundamental de mecánica clásica [es decir, que una fuerza aplicada continuamente produce aceleración] ". Jean Buridan y Alberto de Sajonia se refirieron más tarde a Abu'l-Barakat al explicar que la aceleración de un cuerpo que cae es el resultado de su ímpetu creciente.

Ibn Bajjah (c. 1085-1138), conocido como "Avempace" en Europa, propuso que para cada fuerza siempre hay una fuerza de reacción . Ibn Bajjah fue un crítico de Ptolomeo y trabajó en la creación de una nueva teoría de la velocidad para reemplazar la teorizada por Aristóteles. Dos futuros filósofos apoyaron las teorías creadas por Avempace, conocidas como dinámica de Avempace. Estos filósofos fueron Tomás de Aquino , un sacerdote católico, y John Duns Scotus . Galileo pasó a adoptar la fórmula de Avempace "que la velocidad de un objeto dado es la diferencia de la fuerza motriz de ese objeto y la resistencia del medio de movimiento".

Nasir al-Din al-Tusi (1201-1274), un astrónomo y matemático persa que murió en Bagdad, presentó a la pareja Tusi . Copérnico más tarde se basó en gran medida en el trabajo de al-Din al-Tusi y sus estudiantes, pero sin reconocimiento.

Europa medieval

La conciencia de las obras antiguas volvió a entrar en Occidente a través de traducciones del árabe al latín . Su reintroducción, combinada con comentarios teológicos judeo-islámicos , tuvo una gran influencia en los filósofos medievales como Tomás de Aquino . Los eruditos escolásticos europeos , que buscaban reconciliar la filosofía de los antiguos filósofos clásicos con la teología cristiana , proclamaron a Aristóteles como el pensador más grande del mundo antiguo. En los casos en que no contradecían directamente la Biblia, la física aristotélica se convirtió en la base de las explicaciones físicas de las iglesias europeas. La cuantificación se convirtió en un elemento central de la física medieval.


Basada en la física aristotélica, la física escolástica describió las cosas como moviéndose de acuerdo con su naturaleza esencial. Los objetos celestes se describieron como moviéndose en círculos, porque el movimiento circular perfecto se consideraba una propiedad innata de los objetos que existían en el reino incorrupto de las esferas celestes . La teoría del ímpetu , el antepasado de los conceptos de inercia e impulso , fue desarrollada en líneas similares por filósofos medievales como John Philoponus y Jean Buridan . Los movimientos debajo de la esfera lunar se consideraban imperfectos y, por lo tanto, no se podía esperar que exhibieran un movimiento constante. Un movimiento más idealizado en el reino "sublunar" sólo podía lograrse mediante el artificio , y antes del siglo XVII, muchos no veían los experimentos artificiales como un medio válido para aprender sobre el mundo natural. Las explicaciones físicas en el ámbito sublunar giraban en torno a las tendencias. Las piedras contenían el elemento tierra, y los objetos terrestres tendían a moverse en línea recta hacia el centro de la tierra (y el universo en la visión geocéntrica aristotélica) a menos que se les impidiera hacerlo.

Revolución científica

Durante los siglos XVI y XVII, tuvo lugar en Europa un gran avance del progreso científico conocido como la revolución científica . La insatisfacción con los enfoques filosóficos más antiguos había comenzado antes y había producido otros cambios en la sociedad, como la Reforma Protestante , pero la revolución en la ciencia comenzó cuando los filósofos naturales comenzaron a montar un ataque sostenido contra el programa filosófico escolástico y supusieron que los esquemas matemáticos descriptivos adoptados de campos como la mecánica y la astronomía podrían producir caracterizaciones universalmente válidas del movimiento y otros conceptos.

Nicolás Copérnico

El astrónomo polaco Nicolaus Copernicus (1473-1543) es recordado por su desarrollo de un modelo heliocéntrico del sistema solar .

El astrónomo polaco Nicolás Copérnico (1473-1543) hizo un gran avance en astronomía cuando, en 1543, dio sólidos argumentos a favor del modelo heliocéntrico del sistema solar , aparentemente como un medio para hacer que las tablas que trazan el movimiento planetario sean más precisas y para simplificar su producción. En los modelos heliocéntricos del sistema solar, la Tierra orbita al Sol junto con otros cuerpos en la galaxia de la Tierra , una contradicción según el astrónomo greco-egipcio Ptolomeo (siglo II d.C.; ver arriba), cuyo sistema colocó a la Tierra en el centro de la Universe y había sido aceptado durante más de 1.400 años. El astrónomo griego Aristarco de Samos (c. 310 - c. 230 a. C.) había sugerido que la Tierra gira alrededor del Sol, pero el razonamiento de Copérnico llevó a una aceptación general duradera de esta idea "revolucionaria". El libro de Copérnico que presenta la teoría ( De revolutionibus orbium coelestium , "Sobre las revoluciones de las esferas celestes") se publicó justo antes de su muerte en 1543 y, como ahora se considera generalmente que marca el comienzo de la astronomía moderna, también se considera que marcar el comienzo de la revolución científica. La nueva perspectiva de Copérnico, junto con las precisas observaciones realizadas por Tycho Brahe , permitió al astrónomo alemán Johannes Kepler (1571-1630) formular sus leyes sobre el movimiento planetario que siguen en uso en la actualidad.

Galileo Galilei

Galileo Galilei , uno de los primeros proponentes de la cosmovisión y el método científicos modernos
(1564-1642)

El matemático, astrónomo y físico italiano Galileo Galilei (1564-1642) fue famoso por su apoyo al copernicanismo, sus descubrimientos astronómicos, experimentos empíricos y su mejora del telescopio. Como matemático, el papel de Galileo en la cultura universitaria de su época estaba subordinado a los tres grandes temas de estudio: derecho , medicina y teología (estrechamente aliada a la filosofía). Galileo, sin embargo, consideró que el contenido descriptivo de las disciplinas técnicas merecía un interés filosófico, particularmente porque el análisis matemático de las observaciones astronómicas, en particular, el análisis de Copérnico de los movimientos relativos del Sol, la Tierra, la Luna y los planetas, indicaba que las declaraciones de los filósofos acerca de la naturaleza del universo podría demostrarse un error. Galileo también realizó experimentos mecánicos, insistiendo en que el movimiento en sí mismo, independientemente de si se produjo "naturalmente" o "artificialmente" (es decir, deliberadamente), tenía características universalmente consistentes que podían describirse matemáticamente.

Los primeros estudios de Galileo en la Universidad de Pisa fueron en medicina, pero pronto se sintió atraído por las matemáticas y la física. A los 19 años, descubrió (y, posteriormente, verificó ) la naturaleza isócrona del péndulo cuando, usando su pulso, cronometró las oscilaciones de una lámpara oscilante en la catedral de Pisa y descubrió que permanecía igual para cada columpio independientemente de la amplitud del columpio. . Pronto se dio a conocer por su invención de un equilibrio hidrostático y por su tratado sobre el centro de gravedad de los cuerpos sólidos. Mientras enseñaba en la Universidad de Pisa (1589-1592), inició sus experimentos sobre las leyes de los cuerpos en movimiento que arrojaron resultados tan contradictorios con las enseñanzas aceptadas de Aristóteles que despertó un fuerte antagonismo. Descubrió que los cuerpos no caen con velocidades proporcionales a sus pesos. La famosa historia en la que se dice que Galileo arrojó pesos desde la Torre Inclinada de Pisa es apócrifa, pero descubrió que la trayectoria de un proyectil es una parábola y se le atribuyen conclusiones que anticiparon las leyes del movimiento de Newton (por ejemplo, la noción de inercia ). Entre ellos se encuentra lo que ahora se llama relatividad galileana , el primer enunciado formulado con precisión sobre las propiedades del espacio y el tiempo fuera de la geometría tridimensional .

Un montaje compuesto que compara a Júpiter (lado izquierdo) y sus cuatro lunas galileanas (de arriba a abajo: Io , Europa , Ganímedes , Calisto ).

Galileo ha sido llamado el "padre de la astronomía observacional moderna ", el "padre de la física moderna ", el "padre de la ciencia" y "el padre de la ciencia moderna ". Según Stephen Hawking , "Galileo, quizás más que cualquier otra persona, fue el responsable del nacimiento de la ciencia moderna". Como la ortodoxia religiosa decretó una comprensión geocéntrica o ticónica del sistema solar, el apoyo de Galileo al heliocentrismo provocó controversias y fue juzgado por la Inquisición . Encontrado "vehementemente sospechoso de herejía", se vio obligado a retractarse y pasó el resto de su vida bajo arresto domiciliario.

Las contribuciones que hizo Galileo a la astronomía observacional incluyen la confirmación telescópica de las fases de Venus ; su descubrimiento, en 1609, de las cuatro lunas más grandes de Júpiter (posteriormente se le dio el nombre colectivo de " lunas galileanas "); y la observación y análisis de manchas solares . Galileo también se dedicó a la ciencia y la tecnología aplicadas, inventando, entre otros instrumentos, una brújula militar . Su descubrimiento de las lunas jovianas se publicó en 1610 y le permitió obtener el puesto de matemático y filósofo en la corte de los Medici . Como tal, se esperaba que participara en debates con filósofos de la tradición aristotélica y recibió una gran audiencia para sus propias publicaciones, como Discursos y demostraciones matemáticas sobre dos nuevas ciencias (publicado en el extranjero después de su arresto por la publicación de Diálogo sobre las dos Chief World Systems ) y The Assayer . El interés de Galileo en experimentar y formular descripciones matemáticas del movimiento estableció la experimentación como una parte integral de la filosofía natural. Esta tradición, combinada con el énfasis no matemático en la colección de "historias experimentales" de reformistas filosóficos como William Gilbert y Francis Bacon , atrajo un gran número de seguidores en los años previos y posteriores a la muerte de Galileo, incluidos Evangelista Torricelli y los participantes. en la Accademia del Cimento en Italia; Marin Mersenne y Blaise Pascal en Francia; Christiaan Huygens en los Países Bajos; y Robert Hooke y Robert Boyle en Inglaterra.

René Descartes

René Descartes
(1596-1650)

El filósofo francés René Descartes (1596-1650) estaba bien conectado e influía en las redes de filosofía experimental de la época. Sin embargo, Descartes tenía una agenda más ambiciosa, que estaba orientada a reemplazar por completo la tradición filosófica escolástica. Al cuestionar la realidad interpretada a través de los sentidos, Descartes buscó restablecer esquemas explicativos filosóficos reduciendo todos los fenómenos percibidos a ser atribuibles al movimiento de un mar invisible de "corpúsculos". (Notablemente, reservó el pensamiento humano y Dios de su esquema, sosteniéndolos separados del universo físico). Al proponer este marco filosófico, Descartes supuso que los diferentes tipos de movimiento, como el de los planetas frente al de los objetos terrestres, no eran fundamentalmente diferentes, sino simplemente diferentes manifestaciones de una cadena interminable de movimientos corpusculares que obedecían a principios universales. Particularmente influyentes fueron sus explicaciones para los movimientos astronómicos circulares en términos del movimiento de vórtice de los corpúsculos en el espacio (Descartes argumentó, de acuerdo con las creencias, si no los métodos, de los escolásticos, que un vacío no podía existir), y su explicación de gravedad en términos de corpúsculos que empujan objetos hacia abajo.

Descartes, como Galileo, estaba convencido de la importancia de la explicación matemática, y él y sus seguidores fueron figuras clave en el desarrollo de las matemáticas y la geometría en el siglo XVII. Las descripciones matemáticas cartesianas del movimiento sostenían que todas las formulaciones matemáticas tenían que ser justificables en términos de acción física directa, una posición sostenida por Huygens y el filósofo alemán Gottfried Leibniz , quien, siguiendo la tradición cartesiana, desarrolló su propia alternativa filosófica al escolasticismo. que describió en su obra de 1714, The Monadology . Descartes ha sido apodado el "padre de la filosofía moderna", y gran parte de la filosofía occidental posterior es una respuesta a sus escritos, que se estudian de cerca hasta el día de hoy. En particular, sus Meditaciones sobre la primera filosofía sigue siendo un texto estándar en la mayoría de los departamentos de filosofía de las universidades. La influencia de Descartes en las matemáticas es igualmente evidente; el sistema de coordenadas cartesianas , que permite que las ecuaciones algebraicas se expresen como formas geométricas en un sistema de coordenadas bidimensionales, recibió su nombre. Se le acredita como el padre de la geometría analítica , el puente entre el álgebra y la geometría , importante para el descubrimiento del cálculo y el análisis .

Isaac Newton

Sir Isaac Newton
(1642-1727)

A finales del siglo XVII y principios del XVIII se vieron los logros del físico y matemático de la Universidad de Cambridge, Sir Isaac Newton (1642-1727). Newton, miembro de la Royal Society of England , combinó sus propios descubrimientos en mecánica y astronomía con los anteriores para crear un sistema único para describir el funcionamiento del universo. Newton formuló tres leyes del movimiento que formularon la relación entre el movimiento y los objetos y también la ley de la gravitación universal , la última de las cuales podría usarse para explicar el comportamiento no solo de los cuerpos que caen sobre la tierra, sino también de los planetas y otros cuerpos celestes. Para llegar a sus resultados, Newton inventó una forma de una rama completamente nueva de las matemáticas: el cálculo (también inventado independientemente por Gottfried Leibniz ), que se convertiría en una herramienta esencial en gran parte del desarrollo posterior en la mayoría de las ramas de la física. Los hallazgos de Newton se establecieron en su Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica ("Principios matemáticos de la filosofía natural"), cuya publicación en 1687 marcó el comienzo del período moderno de la mecánica y la astronomía.

Newton pudo refutar la tradición mecánica cartesiana de que todos los movimientos deben explicarse con respecto a la fuerza inmediata ejercida por los corpúsculos. Utilizando sus tres leyes del movimiento y la ley de la gravitación universal, Newton eliminó la idea de que los objetos seguían caminos determinados por formas naturales y en su lugar demostró que no solo los caminos observados regularmente, sino que todos los movimientos futuros de cualquier cuerpo podían deducirse matemáticamente basándose en el conocimiento de su movimiento existente, su masa y las fuerzas que actúan sobre ellos. Sin embargo, los movimientos celestes observados no se ajustaban precisamente a un tratamiento newtoniano, y Newton, que también estaba profundamente interesado en la teología , imaginó que Dios intervino para asegurar la estabilidad continua del sistema solar.

Gottfried Leibniz
(1646-1716)

Los principios de Newton (pero no sus tratamientos matemáticos) resultaron polémicos con los filósofos continentales, quienes encontraron su falta de explicación metafísica para el movimiento y la gravitación filosóficamente inaceptable. Alrededor de 1700, se abrió una amarga brecha entre las tradiciones filosóficas continental y británica, que fueron avivadas por disputas acaloradas, en curso y viciosamente personales entre los seguidores de Newton y Leibniz sobre la prioridad sobre las técnicas analíticas del cálculo , que cada uno había desarrollado de forma independiente. Inicialmente, las tradiciones cartesiana y leibniziana prevalecieron en el continente (lo que llevó al dominio de la notación de cálculo leibniziana en todas partes excepto en Gran Bretaña). El mismo Newton permaneció en privado perturbado por la falta de una comprensión filosófica de la gravitación, mientras que insistía en sus escritos que no era necesaria ninguna para inferir su realidad. A medida que avanzaba el siglo XVIII, los filósofos naturales continentales aceptaron cada vez más la voluntad de los newtonianos de renunciar a las explicaciones metafísicas ontológicas de los movimientos descritos matemáticamente.

Newton construyó el primer telescopio reflector en funcionamiento y desarrolló una teoría del color, publicada en Opticks , basada en la observación de que un prisma descompone la luz blanca en los muchos colores que forman el espectro visible . Mientras Newton explicaba que la luz estaba compuesta de partículas diminutas, Christiaan Huygens presentó en 1690 una teoría rival de la luz que explicaba su comportamiento en términos de ondas . Sin embargo, la creencia en la filosofía mecanicista junto con la reputación de Newton significó que la teoría de las ondas tuvo relativamente poco apoyo hasta el siglo XIX. Newton también formuló una ley empírica de enfriamiento , estudió la velocidad del sonido , investigó las series de potencia , demostró el teorema del binomio generalizado y desarrolló un método para aproximar las raíces de una función . Su trabajo en series infinitas se inspiró en los decimales de Simon Stevin . Lo más importante es que Newton demostró que los movimientos de los objetos en la Tierra y de los cuerpos celestes se rigen por el mismo conjunto de leyes naturales, que no eran ni caprichosas ni malévolas. Al demostrar la coherencia entre las leyes del movimiento planetario de Kepler y su propia teoría de la gravitación, Newton también eliminó las últimas dudas sobre el heliocentrismo. Al reunir todas las ideas expuestas durante la revolución científica, Newton estableció efectivamente las bases de la sociedad moderna en matemáticas y ciencias.

Otros logros

Otras ramas de la física también recibieron atención durante el período de la revolución científica. William Gilbert , médico de la corte de la reina Isabel I , publicó un importante trabajo sobre magnetismo en 1600, describiendo cómo la tierra misma se comporta como un imán gigante. Robert Boyle (1627-1691) estudió el comportamiento de los gases encerrados en una cámara y formuló la ley de los gases que lleva su nombre ; también contribuyó a la fisiología y a la fundación de la química moderna. Otro factor importante en la revolución científica fue el surgimiento de sociedades científicas y academias en varios países. Los primeros fueron en Italia y Alemania y fueron de corta duración. Más influyentes fueron la Royal Society of England (1660) y la Academia de Ciencias de Francia (1666). La primera era una institución privada en Londres e incluía a científicos como John Wallis , William Brouncker , Thomas Sydenham , John Mayow y Christopher Wren (que contribuyeron no solo a la arquitectura sino también a la astronomía y la anatomía); este último, en París, era una institución gubernamental e incluía como miembro extranjero al holandés Huygens. En el siglo XVIII se establecieron importantes academias reales en Berlín (1700) y en San Petersburgo (1724). Las sociedades y academias brindaron las principales oportunidades para la publicación y discusión de resultados científicos durante y después de la revolución científica. En 1690, James Bernoulli demostró que la cicloide es la solución al problema de la tautocrona; y al año siguiente, en 1691, Johann Bernoulli demostró que una cadena suspendida libremente de dos puntos formará una catenaria , la curva con el centro de gravedad más bajo posible disponible para cualquier cadena colgada entre dos puntos fijos. Luego demostró, en 1696, que la cicloide es la solución al problema de la braquistocrona .

Termodinámica temprana

Un precursor del motor fue diseñado por el científico alemán Otto von Guericke quien, en 1650, diseñado y construido por primera vez en el mundo de la bomba de vacío y creó el mundo está cada vez primera al vacío conocido como el Magdeburg hemisferios experimento. Se vio impulsado a crear un vacío para refutar la suposición de Aristóteles de que "la naturaleza aborrece el vacío" . Poco después, el físico y químico irlandés Boyle se enteró de los diseños de Guericke y en 1656, en coordinación con el científico inglés Robert Hooke , construyó una bomba de aire. El uso de esta bomba, Boyle y Hooke notaron la correlación de presión-volumen para un gas: PV = k , donde P es la presión , V es el volumen y k es una constante: esta relación se conoce como la ley de Boyle . En ese tiempo, se asumió que el aire era un sistema de partículas inmóviles y no se interpretaba como un sistema de moléculas en movimiento. El concepto de movimiento térmico llegó dos siglos después. Por lo tanto, la publicación de Boyle en 1660 habla de un concepto mecánico: el resorte neumático. Posteriormente, tras la invención del termómetro, se pudo cuantificar la propiedad temperatura. Esta herramienta le dio a Gay-Lussac la oportunidad de derivar su ley , que condujo poco después a la ley de los gases ideales . Pero, ya antes del establecimiento de la ley de los gases ideales, un asociado de Boyle llamado Denis Papin construyó en 1679 un digestor de huesos, que es un recipiente cerrado con una tapa hermética que confina el vapor hasta que se genera una alta presión.

Los diseños posteriores implementaron una válvula de liberación de vapor para evitar que la máquina explotara. Al observar la válvula moverse rítmicamente hacia arriba y hacia abajo, Papin concibió la idea de un motor de pistón y cilindro. Sin embargo, no siguió adelante con su diseño. Sin embargo, en 1697, basándose en los diseños de Papin, el ingeniero Thomas Savery construyó el primer motor. Aunque estos primeros motores eran toscos e ineficientes, atrajeron la atención de los principales científicos de la época. Por lo tanto, antes de 1698 y la invención del motor Savery , los caballos se usaban para impulsar poleas, unidas a cubos, que sacaban agua de las minas de sal inundadas en Inglaterra. En los años siguientes, se construyeron más variaciones de máquinas de vapor, como la Newcomen Engine y más tarde la Watt Engine . Con el tiempo, estos primeros motores eventualmente se utilizarían en lugar de caballos. Por lo tanto, cada motor comenzó a asociarse con una cierta cantidad de "caballos de fuerza" dependiendo de cuántos caballos había reemplazado. El principal problema de estos primeros motores era que eran lentos y torpes, convirtiendo menos del 2% del combustible de entrada en trabajo útil. En otras palabras, había que quemar grandes cantidades de carbón (o madera) para producir solo una pequeña fracción de la producción de trabajo. De ahí nació la necesidad de una nueva ciencia de la dinámica de motores .

Desarrollos del siglo XVIII

Alessandro Volta
(1745-1827)

Durante el siglo XVIII, la mecánica fundada por Newton fue desarrollada por varios científicos a medida que más matemáticos aprendían cálculo y elaboraban su formulación inicial. La aplicación del análisis matemático a problemas de movimiento se conoció como mecánica racional o matemática mixta (y más tarde se denominó mecánica clásica ).

Mecánica

Daniel Bernoulli
(1700-1782)

En 1714, Brook Taylor derivó la frecuencia fundamental de una cuerda vibrante estirada en términos de su tensión y masa por unidad de longitud resolviendo una ecuación diferencial . El matemático suizo Daniel Bernoulli (1700-1782) realizó importantes estudios matemáticos sobre el comportamiento de los gases, anticipándose a la teoría cinética de los gases desarrollada más de un siglo después, y ha sido referido como el primer físico matemático. En 1733, Daniel Bernoulli derivó la frecuencia fundamental y los armónicos de una cadena colgante resolviendo una ecuación diferencial. En 1734, Bernoulli resolvió la ecuación diferencial para las vibraciones de una barra elástica sujeta en un extremo. El tratamiento de Bernoulli de la dinámica de fluidos y su examen del flujo de fluidos se introdujo en su obra Hydrodynamica de 1738 .

La mecánica racional se ocupó principalmente del desarrollo de elaborados tratamientos matemáticos de los movimientos observados, utilizando principios newtonianos como base, y enfatizó la mejora de la manejabilidad de cálculos complejos y el desarrollo de medios legítimos de aproximación analítica. Johann Baptiste Horvath publicó un libro de texto contemporáneo representativo . A fines de siglo, los tratamientos analíticos eran lo suficientemente rigurosos como para verificar la estabilidad del sistema solar únicamente sobre la base de las leyes de Newton sin hacer referencia a la intervención divina, incluso cuando los tratamientos deterministas de sistemas tan simples como el problema de los tres cuerpos en la gravitación seguían siendo intratables. En 1705, Edmond Halley predijo la periodicidad del cometa Halley , William Herschel descubrió Urano en 1781 y Henry Cavendish midió la constante gravitacional y determinó la masa de la Tierra en 1798. En 1783, John Michell sugirió que algunos objetos podrían ser tan masivos que ni siquiera la luz podía escapar de ellos.

En 1739, Leonhard Euler resolvió la ecuación diferencial ordinaria para un oscilador armónico forzado y notó el fenómeno de resonancia. En 1742, Colin Maclaurin descubrió sus esferoides autogravitantes de rotación uniforme . En 1742, Benjamin Robins publicó sus Nuevos principios en artillería , estableciendo la ciencia de la aerodinámica. El trabajo británico, llevado a cabo por matemáticos como Taylor y Maclaurin, se quedó atrás de los desarrollos continentales a medida que avanzaba el siglo. Mientras tanto, el trabajo floreció en las academias científicas del continente, dirigidas por matemáticos como Bernoulli, Euler, Lagrange, Laplace y Legendre . En 1743, Jean le Rond d'Alembert publicó su Traite de Dynamique , en el que introdujo el concepto de fuerzas generalizadas para acelerar sistemas y sistemas con restricciones, y aplicó la nueva idea de trabajo virtual para resolver un problema dinámico, ahora conocido como D ' El principio de Alembert , como rival de la segunda ley del movimiento de Newton. En 1747, Pierre Louis Maupertuis aplicó los principios mínimos a la mecánica. En 1759, Euler resolvió la ecuación diferencial parcial para la vibración de un tambor rectangular. En 1764, Euler examinó la ecuación diferencial parcial para la vibración de un tambor circular y encontró una de las soluciones de la función de Bessel. En 1776, John Smeaton publicó un artículo sobre experimentos que relacionaban la potencia, el trabajo , el impulso y la energía cinética , y apoyaban la conservación de la energía . En 1788, Joseph Louis Lagrange presentó las ecuaciones de movimiento de Lagrange en Mécanique Analytique , en la que toda la mecánica se organizaba en torno al principio del trabajo virtual. En 1789, Antoine Lavoisier establece la ley de conservación de la masa . La mecánica racional desarrollada en el siglo XVIII recibió una brillante exposición tanto en la obra de Lagrange de 1788 como en la Mecánica celeste (1799-1825) de Pierre-Simon Laplace .

Termodinámica

Durante el siglo XVIII, la termodinámica se desarrolló a través de las teorías de los "fluidos imponderables" ingrávidos , como el calor ("calórico"), la electricidad y el flogisto (que fue rápidamente derrocado como concepto después de que Lavoisier identificara el gas oxígeno a finales de siglo). . Suponiendo que estos conceptos fueran fluidos reales, su flujo podría rastrearse a través de un aparato mecánico o reacciones químicas. Esta tradición de experimentación condujo al desarrollo de nuevos tipos de aparatos experimentales, como el Leyden Jar ; y nuevos tipos de instrumentos de medición, como el calorímetro , y versiones mejoradas de los antiguos, como el termómetro . Los experimentos también produjeron nuevos conceptos, como la noción de calor latente del experimentador Joseph Black de la Universidad de Glasgow y la caracterización del fluido eléctrico del intelectual de Filadelfia Benjamin Franklin como fluyendo entre lugares de exceso y déficit (un concepto posteriormente reinterpretado en términos de positivo y negativo). cargas negativas ). Franklin también demostró que los rayos son electricidad en 1752.

La teoría aceptada del calor en el siglo XVIII lo veía como una especie de fluido, llamado calórico ; aunque más tarde se demostró que esta teoría era errónea, varios científicos que se adhirieron a ella hicieron importantes descubrimientos útiles para desarrollar la teoría moderna, incluidos Joseph Black (1728-1799) y Henry Cavendish (1731-1810). En oposición a esta teoría calórica, que había sido desarrollada principalmente por los químicos, estaba la teoría menos aceptada que data de la época de Newton de que el calor se debe al movimiento de las partículas de una sustancia. Esta teoría mecánica obtuvo apoyo en 1798 de los experimentos de perforación de cañones del Conde Rumford ( Benjamin Thompson ), quien encontró una relación directa entre el calor y la energía mecánica.

Si bien a principios del siglo XVIII se reconoció que encontrar teorías absolutas de la fuerza electrostática y magnética similar a los principios del movimiento de Newton sería un logro importante, no se produjo ninguno. Esta imposibilidad desapareció lentamente a medida que la práctica experimental se hizo más generalizada y más refinada en los primeros años del siglo XIX en lugares como la recién establecida Royal Institution en Londres. Mientras tanto, los métodos analíticos de la mecánica racional comenzaron a aplicarse a los fenómenos experimentales, de manera más influyente con el tratamiento analítico del flujo de calor del matemático francés Joseph Fourier , publicado en 1822. Joseph Priestley propuso una ley del cuadrado inverso eléctrico en 1767. , y Charles-Augustin de Coulomb introdujo la ley del cuadrado inverso de la electrostática en 1798.

A finales de siglo, los miembros de la Academia de Ciencias de Francia habían alcanzado un claro dominio en el campo. Al mismo tiempo, persistió la tradición experimental establecida por Galileo y sus seguidores. La Royal Society y la Academia Francesa de Ciencias fueron los principales centros para la realización y presentación de informes de trabajos experimentales. Los experimentos en mecánica, óptica, magnetismo , electricidad estática , química y fisiología no se distinguieron claramente entre sí durante el siglo XVIII, pero estaban surgiendo diferencias significativas en los esquemas explicativos y, por lo tanto, en el diseño de experimentos. Los experimentadores químicos, por ejemplo, desafiaron los intentos de imponer un esquema de fuerzas newtonianas abstractas sobre afiliaciones químicas y, en cambio, se centraron en el aislamiento y clasificación de sustancias y reacciones químicas.

Siglo 19

Mecánica

En 1821, William Hamilton comenzó su análisis de la función característica de Hamilton. En 1835, declaró las ecuaciones canónicas de movimiento de Hamilton .

En 1813, Peter Ewart apoyó la idea de la conservación de la energía en su artículo Sobre la medida de la fuerza en movimiento . En 1829, Gaspard Coriolis introdujo los términos de trabajo (fuerza por distancia) y energía cinética con los significados que tienen hoy. En 1841, Julius Robert von Mayer , un científico aficionado , escribió un artículo sobre la conservación de la energía, aunque su falta de formación académica provocó su rechazo. En 1847, Hermann von Helmholtz declaró formalmente la ley de conservación de la energía.

Electromagnetismo

Michael Faraday
(1791-1867)

En 1800, Alessandro Volta inventó la batería eléctrica (conocida como pila voltaica ) y así mejoró la forma en que también se podían estudiar las corrientes eléctricas. Un año después, Thomas Young demostró la naturaleza ondulatoria de la luz —que recibió un fuerte apoyo experimental del trabajo de Augustin-Jean Fresnel— y el principio de interferencia. En 1820, Hans Christian Ørsted descubrió que un conductor portador de corriente da lugar a una fuerza magnética que lo rodea, y una semana después de que el descubrimiento de Ørsted llegara a Francia, André-Marie Ampère descubrió que dos corrientes eléctricas paralelas se ejercerían fuerzas entre sí. En 1821, Michael Faraday construyó un motor de energía eléctrica, mientras que Georg Ohm declaró su ley de resistencia eléctrica en 1826, expresando la relación entre voltaje, corriente y resistencia en un circuito eléctrico.

En 1831, Faraday (e independientemente Joseph Henry ) descubrieron el efecto inverso, la producción de un potencial eléctrico o corriente a través del magnetismo, conocido como inducción electromagnética ; estos dos descubrimientos son la base del motor eléctrico y del generador eléctrico, respectivamente.

Leyes de la termodinámica

En el siglo XIX, la conexión entre el calor y la energía mecánica fue establecida cuantitativamente por Julius Robert von Mayer y James Prescott Joule , quienes midieron el equivalente mecánico del calor en la década de 1840. En 1849, Joule publicó los resultados de su serie de experimentos (incluido el experimento de la rueda de paletas) que muestran que el calor es una forma de energía, un hecho que fue aceptado en la década de 1850. La relación entre calor y energía fue importante para el desarrollo de las máquinas de vapor, y en 1824 se publicó el trabajo experimental y teórico de Sadi Carnot . Carnot capturó algunas de las ideas de la termodinámica en su discusión sobre la eficiencia de un motor idealizado. El trabajo de Sadi Carnot proporcionó una base para la formulación de la primera ley de la termodinámica —una reformulación de la ley de conservación de la energía— que fue enunciada alrededor de 1850 por William Thomson , más tarde conocido como Lord Kelvin, y Rudolf Clausius . Lord Kelvin, que había extendido el concepto de cero absoluto de los gases a todas las sustancias en 1848, se basó en la teoría de la ingeniería de Lazare Carnot , Sadi Carnot y Émile Clapeyron , así como en la experimentación de James Prescott Joule sobre la intercambiabilidad de la mecánica, Formas de trabajo químicas, térmicas y eléctricas: para formular la primera ley.

Kelvin y Clausius también establecieron la segunda ley de la termodinámica , que originalmente se formuló en términos del hecho de que el calor no fluye espontáneamente de un cuerpo más frío a uno más caliente. Otras formulaciones siguieron rápidamente (por ejemplo, la segunda ley fue expuesta en el influyente trabajo de Thomson y Peter Guthrie Tait , Tratado de filosofía natural ) y Kelvin, en particular, comprendió algunas de las implicaciones generales de la ley. La segunda ley era la idea de que los gases consisten en moléculas en movimiento que había sido discutida con cierto detalle por Daniel Bernoulli en 1738, pero había caído en desgracia y fue revivida por Clausius en 1857. En 1850, Hippolyte Fizeau y Léon Foucault midieron el velocidad de la luz en el agua y encontrar que es más lenta que en el aire, en apoyo del modelo ondulatorio de la luz. En 1852, Joule y Thomson demostraron que un gas en rápida expansión se enfría, más tarde llamado efecto Joule-Thomson o efecto Joule-Kelvin. Hermann von Helmholtz propone la idea de la muerte térmica del universo en 1854, el mismo año en que Clausius estableció la importancia de dQ / T ( teorema de Clausius ) (aunque todavía no mencionó la cantidad).

Mecánica estadística (un enfoque fundamentalmente nuevo de la ciencia)

James Clerk Maxwell
(1831-1879)

En 1859, James Clerk Maxwell descubrió la ley de distribución de las velocidades moleculares . Maxwell demostró que los campos eléctricos y magnéticos se propagan hacia el exterior desde su fuente a una velocidad igual a la de la luz y que la luz es uno de varios tipos de radiación electromagnética, que difiere solo en frecuencia y longitud de onda de los demás. En 1859, Maxwell elaboró ​​las matemáticas de la distribución de velocidades de las moléculas de un gas. La teoría ondulatoria de la luz fue ampliamente aceptada en la época del trabajo de Maxwell sobre el campo electromagnético, y posteriormente el estudio de la luz y el de la electricidad y el magnetismo estuvieron estrechamente relacionados. En 1864, James Maxwell publicó sus artículos sobre una teoría dinámica del campo electromagnético y afirmó que la luz es un fenómeno electromagnético en la publicación de 1873 del Tratado de Maxwell sobre electricidad y magnetismo . Este trabajo se basó en trabajos teóricos de teóricos alemanes como Carl Friedrich Gauss y Wilhelm Weber . La encapsulación del calor en el movimiento de partículas y la adición de fuerzas electromagnéticas a la dinámica newtoniana establecieron una base teórica enormemente sólida para las observaciones físicas.

La predicción de que la luz representaba una transmisión de energía en forma de onda a través de un " éter luminífero ", y la aparente confirmación de esa predicción con la detección de radiación electromagnética del estudiante de Helmholtz Heinrich Hertz en 1888 , fue un gran triunfo para la teoría física y planteó la posibilidad que pronto podrían desarrollarse teorías aún más fundamentales basadas en el campo. La confirmación experimental de la teoría de Maxwell fue proporcionada por Hertz, quien generó y detectó ondas eléctricas en 1886 y verificó sus propiedades, presagiando al mismo tiempo su aplicación en radio, televisión y otros dispositivos. En 1887, Heinrich Hertz descubrió el efecto fotoeléctrico . La investigación sobre las ondas electromagnéticas comenzó poco después, y muchos científicos e inventores realizaron experimentos sobre sus propiedades. A mediados y finales de la década de 1890, Guglielmo Marconi desarrolló un sistema de telegrafía inalámbrico basado en ondas de radio (ver invención de la radio ).

La teoría atómica de la materia había sido propuesta nuevamente a principios del siglo XIX por el químico John Dalton y se convirtió en una de las hipótesis de la teoría cinético-molecular de los gases desarrollada por Clausius y James Clerk Maxwell para explicar las leyes de la termodinámica.

Ludwig Boltzmann
(1844-1906)

La teoría cinética a su vez condujo a un enfoque revolucionario de la ciencia, la mecánica estadística de Ludwig Boltzmann (1844-1906) y Josiah Willard Gibbs (1839-1903), que estudia las estadísticas de microestados de un sistema y utiliza estadísticas para determinar el estado. de un sistema físico. Al interrelacionar la probabilidad estadística de ciertos estados de organización de estas partículas con la energía de esos estados, Clausius reinterpretó la disipación de energía como la tendencia estadística de las configuraciones moleculares a pasar hacia estados cada vez más probables y cada vez más desorganizados (acuñando el término " entropía " a describir la desorganización de un estado). Las interpretaciones estadísticas versus absolutas de la segunda ley de la termodinámica establecieron una disputa que duraría varias décadas (produciendo argumentos como " El demonio de Maxwell "), y que no se consideraría definitivamente resuelta hasta que el comportamiento de los átomos estuviera firmemente establecido. a principios del siglo XX. En 1902, James Jeans encontró la escala de longitud requerida para que las perturbaciones gravitacionales crezcan en un medio estático casi homogéneo.

Otros desarrollos

En 1822, el botánico Robert Brown descubrió el movimiento browniano : los granos de polen en el agua experimentan un movimiento como resultado de su bombardeo por los átomos o moléculas que se mueven rápidamente en el líquido.

En 1834, Carl Jacobi descubrió sus elipsoides autogravitantes de rotación uniforme (el elipsoide de Jacobi ).

En 1834, John Russell observó una ola de agua solitaria que no decaía ( solitón ) en el Union Canal cerca de Edimburgo y usó un tanque de agua para estudiar la dependencia de las velocidades de las olas solitarias de la amplitud y la profundidad del agua. En 1835, Gaspard Coriolis examinó teóricamente la eficiencia mecánica de las ruedas hidráulicas y dedujo el efecto Coriolis . En 1842, Christian Doppler propuso el efecto Doppler .

En 1851, Léon Foucault mostró la rotación de la Tierra con un péndulo enorme ( péndulo de Foucault ).

Hubo avances importantes en la mecánica del continuo en la primera mitad del siglo, a saber, la formulación de leyes de elasticidad para sólidos y el descubrimiento de las ecuaciones de Navier-Stokes para fluidos.

Siglo XX: nacimiento de la física moderna

A finales del siglo XIX, la física había evolucionado hasta el punto en que la mecánica clásica podía hacer frente a problemas muy complejos que implicaban situaciones macroscópicas; la termodinámica y la teoría cinética estaban bien establecidas; la óptica geométrica y física podría entenderse en términos de ondas electromagnéticas; y las leyes de conservación de energía y momento (y masa) fueron ampliamente aceptadas. Estos y otros desarrollos fueron tan profundos que se aceptó generalmente que se habían descubierto todas las leyes importantes de la física y que, en adelante, la investigación se ocuparía de aclarar problemas menores y, en particular, de mejorar el método y la medición. Sin embargo, alrededor de 1900 surgieron serias dudas sobre la completitud de las teorías clásicas —el triunfo de las teorías de Maxwell, por ejemplo, fue socavado por deficiencias que ya habían comenzado a aparecer— y su incapacidad para explicar ciertos fenómenos físicos, como la distribución de energía en la radiación de cuerpo negro y el efecto fotoeléctrico , mientras que algunas de las formulaciones teóricas llevaron a paradojas cuando se llevaron al límite. Físicos prominentes como Hendrik Lorentz , Emil Cohn , Ernst Wiechert y Wilhelm Wien creían que alguna modificación de las ecuaciones de Maxwell podría proporcionar la base para todas las leyes físicas. Estas deficiencias de la física clásica nunca se resolverían y se requerían nuevas ideas. A principios del siglo XX, una gran revolución sacudió el mundo de la física, lo que condujo a una nueva era, generalmente conocida como física moderna .

Experimentos de radiación

JJ Thomson (1856-1940) descubrió el electrón y la isotopía y también inventó el espectrómetro de masas . Fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1906.

En el siglo XIX, los experimentadores comenzaron a detectar formas inesperadas de radiación: Wilhelm Röntgen causó sensación con su descubrimiento de los rayos X en 1895; en 1896 Henri Becquerel descubrió que ciertos tipos de materia emiten radiación por sí mismos. En 1897, JJ Thomson descubrió el electrón , y los nuevos elementos radiactivos encontrados por Marie y Pierre Curie plantearon preguntas sobre el átomo supuestamente indestructible y la naturaleza de la materia. Marie y Pierre acuñaron el término " radiactividad " para describir esta propiedad de la materia y aislaron los elementos radiactivos radio y polonio . Ernest Rutherford y Frederick Soddy identificaron dos de las formas de radiación de Becquerel con electrones y el elemento helio . Rutherford identificó y nombró dos tipos de radiactividad y en 1911 interpretó que la evidencia experimental muestra que el átomo consiste en un núcleo denso, cargado positivamente rodeado por electrones cargados negativamente. La teoría clásica, sin embargo, predijo que esta estructura debería ser inestable. La teoría clásica tampoco había logrado explicar con éxito otros dos resultados experimentales que aparecieron a fines del siglo XIX. Uno de ellos fue la demostración de Albert A. Michelson y Edward W. Morley —conocido como el experimento de Michelson-Morley— que mostró que no parecía haber un marco de referencia preferido, en reposo con respecto al hipotético éter luminífero , para describiendo fenómenos electromagnéticos. Los estudios de la radiación y la desintegración radiactiva siguieron siendo un foco preeminente de la investigación física y química durante el decenio de 1930, cuando el descubrimiento de la fisión nuclear por Lise Meitner y Otto Frisch abrió el camino a la explotación práctica de lo que llegó a denominarse energía "atómica". .

Teoría de la relatividad de Albert Einstein

Albert Einstein (1879-1955), fotografiado aquí alrededor de 1905

En 1905, un físico alemán de 26 años llamado Albert Einstein (entonces empleado de patentes en Berna , Suiza) mostró cómo las mediciones del tiempo y el espacio se ven afectadas por el movimiento entre un observador y lo que se está observando. La teoría de la relatividad radical de Einstein revolucionó la ciencia. Aunque Einstein hizo muchas otras contribuciones importantes a la ciencia, la teoría de la relatividad por sí sola representa uno de los mayores logros intelectuales de todos los tiempos. Aunque Einstein no introdujo el concepto de relatividad, su principal contribución fue el reconocimiento de que la velocidad de la luz en el vacío es constante, es decir, la misma para todos los observadores, y un límite físico absoluto para el movimiento. Esto no afecta la vida diaria de una persona, ya que la mayoría de los objetos viajan a velocidades mucho más lentas que la de la luz. Sin embargo, para los objetos que viajan cerca de la velocidad de la luz, la teoría de la relatividad muestra que los relojes asociados con esos objetos funcionarán más lentamente y que los objetos se acortan en longitud según las mediciones de un observador en la Tierra. Einstein también derivó la famosa ecuación, E = mc 2 , que expresa la equivalencia de masa y energía .

Relatividad especial

Einstein propuso que la gravitación es el resultado de masas (o sus energías equivalentes ) que curvan ("doblan") el espacio-tiempo en el que existen, alterando los caminos que siguen dentro de él.

Einstein argumentó que la velocidad de la luz era una constante en todos los marcos de referencia inerciales y que las leyes electromagnéticas deberían seguir siendo válidas independientemente del marco de referencia, afirmaciones que volvían al éter "superfluo" para la teoría física, y que sostenían que las observaciones de tiempo y longitud variaban relativamente. a cómo se movía el observador con respecto al objeto que se estaba midiendo (lo que llegó a llamarse la " teoría especial de la relatividad "). También se siguió que la masa y la energía eran cantidades intercambiables de acuerdo con la ecuación E = mc 2 . En otro artículo publicado el mismo año, Einstein afirmó que la radiación electromagnética se transmitía en cantidades discretas (" cuantos "), según una constante que el físico teórico Max Planck había postulado en 1900 para llegar a una teoría precisa de la distribución de la radiación de cuerpo negro. —Una suposición que explica las extrañas propiedades del efecto fotoeléctrico .

La teoría especial de la relatividad es una formulación de la relación entre las observaciones físicas y los conceptos de espacio y tiempo. La teoría surgió de las contradicciones entre el electromagnetismo y la mecánica newtoniana y tuvo un gran impacto en ambas áreas. La cuestión histórica original era si era significativo discutir el "éter" portador de ondas electromagnéticas y el movimiento relativo a él y también si se podía detectar tal movimiento, como se intentó sin éxito en el experimento de Michelson-Morley. Einstein demolió estas preguntas y el concepto de éter en su teoría especial de la relatividad. Sin embargo, su formulación básica no implica una teoría electromagnética detallada. Surge de la pregunta: "¿Qué es el tiempo?" Newton, en los Principia (1686), había dado una respuesta inequívoca: "El tiempo absoluto, verdadero y matemático, por sí mismo y por su propia naturaleza, fluye equitativamente sin relación con nada externo, y con otro nombre se le llama duración". Esta definición es básica para toda la física clásica.

Einstein tuvo el genio de cuestionarlo y descubrió que estaba incompleto. En cambio, cada "observador" necesariamente hace uso de su propia escala de tiempo, y para dos observadores en movimiento relativo, sus escalas de tiempo serán diferentes. Esto induce un efecto relacionado en las mediciones de posición. El espacio y el tiempo se vuelven conceptos entrelazados, fundamentalmente dependientes del observador. Cada observador preside su propio marco de espacio-tiempo o sistema de coordenadas. Al no existir un marco de referencia absoluto, todos los observadores de eventos dados realizan mediciones diferentes pero igualmente válidas (y reconciliables). Lo que permanece absoluto se establece en el postulado de la relatividad de Einstein: "Las leyes básicas de la física son idénticas para dos observadores que tienen una velocidad relativa constante entre sí".

La relatividad especial tuvo un efecto profundo en la física: comenzó como un replanteamiento de la teoría del electromagnetismo, encontró una nueva ley de simetría de la naturaleza, ahora llamada simetría de Poincaré , que reemplazó a la antigua simetría galileana .

La relatividad especial ejerció otro efecto duradero sobre la dinámica . Aunque inicialmente se le atribuyó la "unificación de masa y energía", se hizo evidente que la dinámica relativista establecía una distinción firme entre la masa en reposo , que es una propiedad invariante (independiente del observador) de una partícula o sistema de partículas, y la energía y impulso de un sistema. Los dos últimos se conservan por separado en todas las situaciones, pero no invariables con respecto a diferentes observadores. El término masa en la física de partículas sufrió un cambio semántico , y desde finales del siglo XX denota casi exclusivamente la masa en reposo (o invariante ) .

Relatividad general

En 1916, Einstein pudo generalizar esto aún más, para tratar con todos los estados de movimiento, incluida la aceleración no uniforme, que se convirtió en la teoría general de la relatividad. En esta teoría, Einstein también especificó un nuevo concepto, la curvatura del espacio-tiempo, que describía el efecto gravitacional en cada punto del espacio. De hecho, la curvatura del espacio-tiempo reemplazó por completo la ley universal de gravitación de Newton. Según Einstein, la fuerza gravitacional en el sentido normal es una especie de ilusión causada por la geometría del espacio. La presencia de una masa provoca una curvatura del espacio-tiempo en la vecindad de la masa, y esta curvatura dicta la trayectoria del espacio-tiempo que deben seguir todos los objetos que se mueven libremente. También se predijo a partir de esta teoría que la luz debería estar sujeta a la gravedad, todo lo cual se verificó experimentalmente. Este aspecto de la relatividad explicó los fenómenos de la luz que se dobla alrededor del sol, predijo los agujeros negros y las propiedades de la radiación de fondo de microondas cósmica , un descubrimiento que presenta anomalías fundamentales en la clásica hipótesis del estado estacionario. Por su trabajo sobre la relatividad, el efecto fotoeléctrico y la radiación del cuerpo negro, Einstein recibió el Premio Nobel en 1921.

La aceptación gradual de las teorías de la relatividad de Einstein y la naturaleza cuantificada de la transmisión de la luz, y del modelo del átomo de Niels Bohr creó tantos problemas como resolvieron, lo que llevó a un esfuerzo a gran escala para restablecer la física sobre nuevos principios fundamentales. Al expandir la relatividad a casos de marcos de referencia acelerados (la " teoría general de la relatividad ") en la década de 1910, Einstein postuló una equivalencia entre la fuerza inercial de la aceleración y la fuerza de la gravedad, lo que llevó a la conclusión de que el espacio es curvo y de tamaño finito. y la predicción de fenómenos como la lente gravitacional y la distorsión del tiempo en los campos gravitacionales.

Mecánica cuántica

Max Planck
(1858-1947)

Aunque la relatividad resolvió el conflicto de fenómenos electromagnéticos demostrado por Michelson y Morley, un segundo problema teórico fue la explicación de la distribución de la radiación electromagnética emitida por un cuerpo negro ; El experimento mostró que a longitudes de onda más cortas, hacia el extremo ultravioleta del espectro, la energía se acercaba a cero, pero la teoría clásica predijo que debería volverse infinita. Esta evidente discrepancia, conocida como la catástrofe ultravioleta , fue resuelta por la nueva teoría de la mecánica cuántica . La mecánica cuántica es la teoría de los átomos y los sistemas subatómicos. Aproximadamente los primeros 30 años del siglo XX representan el momento de la concepción y evolución de la teoría. Las ideas básicas de la teoría cuántica fueron introducidas en 1900 por Max Planck (1858-1947), quien recibió el Premio Nobel de Física en 1918 por su descubrimiento de la naturaleza cuantificada de la energía. La teoría cuántica (que anteriormente se basaba en la "correspondencia" a gran escala entre el mundo cuantificado del átomo y las continuidades del mundo " clásico ") fue aceptada cuando el efecto Compton estableció que la luz transporta impulso y puede dispersar partículas, y cuando Louis de Broglie afirmó que se puede considerar que la materia se comporta como una onda de la misma manera que las ondas electromagnéticas se comportan como partículas ( dualidad onda-partícula ).

Werner Heisenberg
(1901-1976)

En 1905, Einstein utilizó la teoría cuántica para explicar el efecto fotoeléctrico, y en 1913 el físico danés Niels Bohr utilizó la misma constante para explicar la estabilidad del átomo de Rutherford, así como las frecuencias de la luz emitida por el gas hidrógeno. La teoría cuantizada del átomo dio paso a una mecánica cuántica a gran escala en la década de 1920. Los nuevos principios de una mecánica "cuántica" en lugar de una "clásica", formulados en forma de matriz por Werner Heisenberg , Max Born y Pascual Jordan en 1925, se basaron en la relación probabilística entre "estados" discretos y negaron la posibilidad de causalidad. . La mecánica cuántica fue desarrollada extensamente por Heisenberg, Wolfgang Pauli , Paul Dirac y Erwin Schrödinger , quienes establecieron una teoría equivalente basada en ondas en 1926; pero el " principio de incertidumbre " de Heisenberg de 1927 (que indica la imposibilidad de medir de manera precisa y simultánea la posición y el momento ) y la " interpretación de Copenhague " de la mecánica cuántica (que lleva el nombre de la ciudad natal de Bohr) continuaron negando la posibilidad de una causalidad fundamental, aunque oponentes como Einstein Afirmaría metafóricamente que "Dios no juega a los dados con el universo". La nueva mecánica cuántica se convirtió en una herramienta indispensable en la investigación y explicación de fenómenos a nivel atómico. También en la década de 1920, el trabajo del científico indio Satyendra Nath Bose sobre fotones y mecánica cuántica proporcionó la base para las estadísticas de Bose-Einstein , la teoría del condensado de Bose-Einstein .

El teorema de la estadística de espín estableció que cualquier partícula en mecánica cuántica puede ser un bosón (estadísticamente Bose-Einstein) o un fermión (estadísticamente Fermi-Dirac ). Más tarde se descubrió que todos los bosones fundamentales transmiten fuerzas, como el fotón que transmite electromagnetismo.

Los fermiones son partículas "como electrones y nucleones" y son los constituyentes habituales de la materia . Posteriormente, las estadísticas de Fermi-Dirac encontraron muchos otros usos, desde la astrofísica (ver Materia degenerada ) hasta el diseño de semiconductores .

Física contemporánea y de partículas

Teoría cuántica de campos

Un diagrama de Feynman que representa (de izquierda a derecha) la producción de un fotón ( onda sinusoidal azul ) a partir de la aniquilación de un electrón y su antipartícula complementaria , el positrón . El fotón se convierte en un par de quark - antiquark y se libera un gluón (espiral verde).
Insignia de identificación de Los Alamos de Richard Feynman

A medida que los inclinados filosóficamente continuaban debatiendo la naturaleza fundamental del universo, las teorías cuánticas continuaron produciéndose, comenzando con la formulación de Paul Dirac de una teoría cuántica relativista en 1928. Sin embargo, los intentos de cuantificar la teoría electromagnética por completo se vieron obstaculizados a lo largo de la década de 1930 por formulaciones teóricas que producen energías infinitas. Esta situación no se consideró adecuadamente resuelta hasta después de que terminó la Segunda Guerra Mundial , cuando Julian Schwinger , Richard Feynman y Sin-Itiro Tomonaga postularon de forma independiente la técnica de renormalización , que permitió el establecimiento de una electrodinámica cuántica robusta (QED).

Mientras tanto, proliferaron nuevas teorías de partículas fundamentales con el surgimiento de la idea de la cuantificación de campos a través de " fuerzas de intercambio " reguladas por un intercambio de partículas "virtuales" de vida corta , que se permitió existir de acuerdo con las leyes que gobiernan las incertidumbres inherentes. en el mundo cuántico. En particular, Hideki Yukawa propuso que las cargas positivas del núcleo se mantuvieran juntas gracias a una fuerza poderosa pero de corto alcance mediada por una partícula con una masa entre la del electrón y la del protón . Esta partícula, el " pión ", fue identificada en 1947 como parte de lo que se convirtió en una gran cantidad de partículas descubiertas después de la Segunda Guerra Mundial. Inicialmente, estas partículas se encontraron como radiación ionizante dejada por los rayos cósmicos , pero cada vez más se produjeron en aceleradores de partículas más nuevos y más potentes .

Fuera de la física de partículas, los avances significativos de la época fueron:

Teorías de campo unificado

Einstein consideró que todas las interacciones fundamentales en la naturaleza se pueden explicar en una sola teoría. Las teorías de campo unificado fueron numerosos intentos de "fusionar" varias interacciones. Una de las muchas formulaciones de tales teorías (así como las teorías de campo en general) es una teoría de gauge , una generalización de la idea de simetría. Finalmente, el Modelo Estándar (ver más abajo) logró la unificación de interacciones fuertes, débiles y electromagnéticas. Todos los intentos de unificar la gravitación con algo más fracasaron.

Modelo estandar

Chien-Shiung Wu trabajó en la violación de la paridad en 1956 y anunció sus resultados en enero de 1957.

Cuando Chien-Shiung Wu rompió la paridad en interacciones débiles en su experimento , a partir de entonces se crearon una serie de descubrimientos. La interacción de estas partículas por dispersión y desintegración proporcionó una clave para las nuevas teorías cuánticas fundamentales. Murray Gell-Mann y Yuval Ne'eman pusieron algo de orden en estas nuevas partículas clasificándolas de acuerdo con ciertas cualidades, comenzando con lo que Gell-Mann denominó " Óctuple Vía ". Si bien su desarrollo posterior, el modelo de quarks , al principio parecía inadecuado para describir fuerzas nucleares fuertes , lo que permitió el surgimiento temporal de teorías en competencia como la S-Matrix , el establecimiento de la cromodinámica cuántica en la década de 1970 finalizó un conjunto de partículas fundamentales y de intercambio, que permitió el establecimiento de un " modelo estándar " basado en las matemáticas de la invariancia de gauge , que describió con éxito todas las fuerzas excepto la gravitación , y que sigue siendo generalmente aceptado dentro de su dominio de aplicación.

El Modelo Estándar, basado en la Teoría de Yang-Mills agrupa la teoría de la interacción electrodébil y la cromodinámica cuántica en una estructura denotada por el grupo de calibre SU (3) × SU (2) × U (1). La formulación de la unificación de las interacciones electromagnéticas y débiles en el modelo estándar se debe a Abdus Salam , Steven Weinberg y, posteriormente, a Sheldon Glashow . La teoría electrodébil fue posteriormente confirmada experimentalmente (mediante la observación de corrientes débiles neutrales ) y distinguida con el Premio Nobel de Física de 1979 .

Desde la década de 1970, la física de partículas fundamentales ha proporcionado conocimientos sobre la cosmología del universo temprano , en particular la teoría del Big Bang propuesta como consecuencia de la teoría general de la relatividad de Einstein . Sin embargo, a partir de la década de 1990, las observaciones astronómicas también han proporcionado nuevos desafíos, como la necesidad de nuevas explicaciones de la estabilidad galáctica (" materia oscura ") y la aparente aceleración en la expansión del universo (" energía oscura ").

Si bien los aceleradores han confirmado la mayoría de los aspectos del modelo estándar al detectar interacciones esperadas de partículas en varias energías de colisión, aún no se ha encontrado ninguna teoría que reconcilie la relatividad general con el modelo estándar, aunque muchos teóricos creían que la supersimetría y la teoría de cuerdas eran una vía prometedora a seguir. . El Gran Colisionador de Hadrones , sin embargo, que comenzó a funcionar en 2008, no ha logrado encontrar ninguna prueba que apoye la supersimetría y la teoría de cuerdas.

Cosmología

Se puede decir que la cosmología se convirtió en una cuestión de investigación seria con la publicación de la Teoría de la relatividad general de Einstein en 1915, aunque no entró en la corriente científica principal hasta el período conocido como la " edad de oro de la relatividad general ".

Aproximadamente una década más tarde, en medio de lo que se denominó el " Gran Debate ", Hubble y Slipher descubrieron la expansión del universo en la década de 1920 midiendo los desplazamientos al rojo de los espectros Doppler de las nebulosas galácticas. Utilizando la relatividad general de Einstein, Lemaître y Gamow formularon lo que se conocería como la teoría del Big Bang . Hoyle , Gold , Narlikar y Bondi idearon un rival, llamado teoría del estado estacionario .

La radiación cósmica de fondo fue verificada en la década de 1960 por Penzias y Wilson , y este descubrimiento favoreció el Big Bang a expensas del escenario de estado estacionario. El trabajo posterior fue de Smoot et al. (1989), entre otros colaboradores, utilizando datos del Explorador de fondo cósmico (CoBE) y los satélites Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) que refinaron estas observaciones. La década de 1980 (la misma década de las mediciones del COBE) también vio la propuesta de la teoría de la inflación por parte de Alan Guth .

Recientemente, los problemas de la materia oscura y la energía oscura se han elevado a la cima de la agenda cosmológica.

bosón de Higgs

Una posible firma de un bosón de Higgs a partir de una colisión protón - protón simulada. Se desintegra casi de inmediato en dos chorros de hadrones y dos electrones , visibles como líneas.

El 4 de julio de 2012, los físicos que trabajaban en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN anunciaron que habían descubierto una nueva partícula subatómica muy parecida al bosón de Higgs , una clave potencial para comprender por qué las partículas elementales tienen masa y, de hecho, para la existencia de diversidad y vida en el universo. Por ahora, algunos físicos la llaman una partícula "similar a Higgs". Joe Incandela , de la Universidad de California, Santa Bárbara , dijo: "Es algo que, al final, puede ser una de las mayores observaciones de cualquier fenómeno nuevo en nuestro campo en los últimos 30 o 40 años, que se remonta a la descubrimiento de quarks , por ejemplo ". Michael Turner , cosmólogo de la Universidad de Chicago y presidente de la junta del centro de física, dijo:

" Este es un gran momento para la física de partículas y una encrucijada: ¿será este el punto más alto o será el primero de muchos descubrimientos que nos dirigen hacia la solución de las grandes preguntas que hemos planteado? "

-  Michael Turner , Universidad de Chicago

Peter Higgs fue uno de los seis físicos, trabajando en tres grupos independientes, que, en 1964, inventó la noción del campo de Higgs ("melaza cósmica"). Los otros eran Tom Kibble del Imperial College de Londres ; Carl Hagen de la Universidad de Rochester ; Gerald Guralnik de la Universidad de Brown ; y François Englert y Robert Brout , ambos de la Université libre de Bruxelles .

Aunque nunca se han visto, los campos tipo Higgs juegan un papel importante en las teorías del universo y en la teoría de cuerdas. Bajo ciertas condiciones, según el extraño relato de la física de Einstein, pueden impregnarse de energía que ejerce una fuerza antigravitacional. Tales campos se han propuesto como la fuente de un enorme estallido de expansión, conocido como inflación, temprano en el universo y, posiblemente, como el secreto de la energía oscura que ahora parece estar acelerando la expansión del universo.

Ciencias fisicas

Con una mayor accesibilidad y elaboración de técnicas analíticas avanzadas en el siglo XIX, la física se definió tanto, si no más, por esas técnicas que por la búsqueda de principios universales de movimiento y energía, y la naturaleza fundamental de la materia . Los campos tales como la acústica , la geofísica , astrofísica , la aerodinámica , la física del plasma , la física de baja temperatura , y física del estado sólido se unieron a la óptica , la dinámica de fluidos , electromagnetismo , y mecánica como áreas de investigación física. En el siglo XX, la física también se alió estrechamente con campos como la ingeniería eléctrica , aeroespacial y de materiales , y los físicos comenzaron a trabajar en laboratorios gubernamentales e industriales tanto como en entornos académicos. Después de la Segunda Guerra Mundial, la población de físicos aumentó drásticamente y se centró en los Estados Unidos, mientras que, en las últimas décadas, la física se ha convertido en una actividad más internacional que en cualquier otro momento de su historia anterior.

Publicaciones de física seminal

Ver también

Notas

Referencias

Fuentes

Otras lecturas

enlaces externos