El ámbito de la Física
Las fronteras de la física no están delimitadas de modo preciso. Con frecuencia, tópicos de investigación son explorados por científicos que se califican por diferentes denominaciones.
Escalas de tiempo, de espacio, de energía también no son parámetros que permitan delimitar especialistas. En realidad la principal característica de la formación de los físicos y su alcance es de relativa uniformidad.
Cuando se pregunta qué es lo que caracteriza a un físico, las respuestas son vagas. Pero existe un consenso sobre las bases de fundación de su formación. Además de la mecánica cuántica, un físico tiene que tener conocimiento sólido de mecánica (estudio del movimiento y sus causas), del electromagnetismo (estudio de los fenómenos eléctricos y magnéticos), termodinámica (estudio del calor) y mecánica estadística (estudio de las propiedades macroscópicas a partir de conocimiento de su estructura microscópica).
Esto debe ser sumado al desarrollo de una intuición sobre cómo realizar experimentos para investigar características de la naturaleza. Además, un físico debe tener un conocimiento profundo de las matemáticas, ya que estas son la herramienta principal para describir los fenómenos físicos de manera precisa y predecible. Esto incluye, pero no se limita a, el cálculo diferencial e integral, el álgebra lineal, la teoría de grupos y la geometría diferencial.
Sobre estos temas es que se construye un físico. El diálogo constante entre la teoría y la práctica es parte esencial del avance de esta disciplina. Como análisis último, el papel de la física es comprender la estructura de la naturaleza.
Muchas veces, los modelos teóricos alcanzan un nivel de abstracción profunda, teniendo como base estructuras matemáticas complejas y que apelan a la existencia de dimensiones de espacio imperceptibles a nuestros sentidos. Estos modelos a menudo requieren un alto nivel de creatividad y pensamiento abstracto, ya que a menudo se basan en conceptos que no tienen una analogía directa en nuestra experiencia cotidiana.
Finalmente, las teorías por más elegantes se sean desde el punto de vista de la matemática, deben explicar los hechos empíricos y poder ser testeados en relación a las previsiones y sus consecuencias
Sin embargo muchas veces, nuevos experimentos levantan dudas sobre la validad de modelos que son considerados satisfactorios. Materia Oscura y Energía Oscura – ya mencionados en otras ocasiones – son ejemplos recientes de estos conflictos.
Desde el macro al microcosmos
Gran parte de los experimentos que investigan las dimensiones microscópicas de la materia es hoy muy compleja, involucrando típicamente centenas de físicos, ingenieros y técnicos. Además, la física también se ocupa de fenómenos a escalas mucho más grandes, como los agujeros negros, las galaxias y el universo en su conjunto. Estos estudios requieren el uso de telescopios y otros instrumentos de observación astronómica, así como el uso de supercomputadoras para simular y analizar los datos recogidos.
El conocimiento necesario para construir un experimento en esa escala huye a la competencia de un único laboratorio e inclusive de un solo país.
Los aceleradores de partículas, en los cuales ocurren los choques altamente energéticos entre los constituyentes de la materia, tienen dimensiones kilométricas. Otros experimentos son realizados en minas profundas e inclusive en el polo Sur.
Los sensores empleados en estas experiencias – para captar las partículas creadas en los choques o aquellos que vienen desde el espacio – tienen centenas de toneladas y están dotados de circuitos electrónicos sofisticados.
La administración de la construcción de uno de estos emprendimientos científicos – con científicos analizando datos esparcidos por el mundo y con componentes venidos de diversos proveedores – es un desafío bastante exigente.
La World Wide Web (Internet) surgió como herramienta para coordinar estos experimentos en el CERN – actualmente denominado Organización Europea para la Investigación Nuclear – localizado en Suiza, siendo este el mayor laboratorio del mundo en la física de Partículas.
Además de su papel en la investigación básica, la física también tiene aplicaciones prácticas en muchas áreas de la vida cotidiana. Por ejemplo, los principios de la física se utilizan en la ingeniería para diseñar y construir edificios, puentes, vehículos y una multitud de otros objetos. La física también es fundamental para el desarrollo de nuevas tecnologías, como los semiconductores y los láseres, que han revolucionado la informática y las telecomunicaciones.