La física hasta 1905 – La mecánica clásica
En el primer cuarto del siglo XX el status quo científico construido durante más de 300 años por gigantes de la ciencia como Galileo Galilei, Isaac Newton y James Maxwell, vio sus bases temblar delante de las ideas revolucionarias de hombres como Albert Einstein, Max Planck, Niels Bohr, Lous de Broglie, Wolfang Pauli, Werner Heisenberg, Erwin Schrödinger, entre otros.
En los días de hoy estamos habituados a la utilización de ordenadores y escuchar cosas sobre energía nuclear, bomba atómicas, agujeros negros, tomografías computadas, basura atómica, viajes interestelares, etc.
Estas cosas aparecen en diarios, revistas, romances, películas, poemas, etc. Forman parte de nuestro día a día y ocupan el centro de la producción científica y tecnológica de los países industrializados, donde el uso de este conocimiento genera riqueza y desarrollo.
Sin embargo, muchas veces no nos damos cuenta de que este conocimiento es producto de una revolución científica (tal vez la mayor en la historia de la humanidad), que ocurrió hace menos de 100 años atrás.
Las bases de esta revolución son dos teorías físicas espectaculares: la “teoría de la relatividad” y la “Mecánica Cuántica”.
Antes de poder evaluar los “estragos” que estas dos ideas “huracán” sobre las bases anteriores de la ciencia, debemos colocarnos en la situación de los físicos de inicio del siglo XX, que tuvieron que presenciar perplejos al derrumbe del Templo que habitaban.
Las leyes del movimiento; newton, espacio y tiempo absolutos
Lo que hoy llamamos como física clásica es básicamente el contenido de la obra de dos hombres: el inglés Isaac Newton y el escocés james Clerk Maxwell. El primero unificó las leyes de la mecánica, que describen el movimiento de objetos bajo la acción de las fuerzas que sobre el actúan.
El segundo unificó las leyes que rigen los fenómenos eléctricos y magnéticos, incluyendo la propagación de ondas electromagnéticas en el espacio, como ondas de radio y la luz. En la física, estos dos monumentos teóricos son conocidos como Mecánica Clásica y Electromagnetismo Clásico.
La obra Philosophiae Naturales Principia Mathematica, o principios matemáticos de la filosofía natural, publicada en 1687, es un marco en la historia de la ciencia, que perpetua el nombre de Isaac Newton como uno de los mayores sino el mayor genio científico que ya existió.
En esta obra Newton establece los fundamentos de la mecánica. El espacio y el tiempo absolutos son conceptuados como estructuras estáticas, homogéneas, inalterables, que nada tienen que ver con las otras cosas, como si fuesen un escenario sobre el cual una pieza se desarrolla. Para Newton las nociones vulgares de espacio y tiempo que tenemos suceden de nuestra experiencia de movimiento dentro de esa estructura absoluta.
La llamada física clásica permanece válida dentro de ciertos límites. Precisamente siempre que las masas de los objetos no fuesen tan pequeñas cuanto masas atómicas ni tan grandes cuanto las masas de las galaxias y siempre que las velocidades involucradas fuesen mucho menores a la velocidad de la luz, la física clásica resultará en una buena explicación de los fenómenos.
La revolución de la física moderna
Sin embargo, a finales del siglo XIX y principios del siglo XX, una serie de experimentos y observaciones comenzaron a desafiar las leyes de la física clásica. Los experimentos de Michelson-Morley, que demostraron que la velocidad de la luz es constante en todos los marcos de referencia, y el efecto fotoeléctrico, que demostró que la luz tiene propiedades tanto de partícula como de onda, fueron dos de los hallazgos más notables.
Estos descubrimientos llevaron a la formulación de la teoría de la relatividad especial de Einstein en 1905, que revolucionó nuestra comprensión del espacio y el tiempo, y la mecánica cuántica, que cambió radicalmente nuestra comprensión de la naturaleza de la materia y la energía.
La teoría de la relatividad especial de Einstein, que establece que las leyes de la física son las mismas en todos los marcos de referencia inerciales y que la velocidad de la luz es la misma para todos los observadores, independientemente de su estado de movimiento o del estado de movimiento de la fuente de luz, desafió las concepciones newtonianas de espacio y tiempo absoluto.
Por otro lado, la mecánica cuántica, con su principio de incertidumbre y su descripción de las partículas como ondas de probabilidad, desafió la noción clásica de que las partículas tienen propiedades definidas y precisas en todo momento.
Estas dos teorías revolucionarias, junto con sus extensiones y refinamientos, forman la base de la física moderna, y han permitido el desarrollo de tecnologías que van desde los transistores y los láseres hasta los aceleradores de partículas y los detectores de ondas gravitacionales.
