Definición de Física Moderna
Ingeniera Industrial, MSc en Física, y EdD
La Física Moderna es un campo de estudio que se ha desarrollado a partir del siglo XX, abarcando desde la física cuántica hasta la relatividad general, dos categorías fundamentales para entender el comportamiento de los objetos a diferentes escalas, ya sean partículas elementales o galaxias enteras. Asimismo, la Física Moderna es responsable por el estudio y descubrimiento de nuevas partículas subatómicas, así como su relación con otros campos científicos como la biología molecular y las tecnologías modernas.
La importancia de la Física Moderna radica en su capacidad para explicar muchos fenómenos naturales que antes eran indescifrables mediante la Física clásica. Por ejemplo, la Mecánica Cuántica, junto con la relatividad generalizada, han permitido explicar los efectos cuánticos, la contracción del espacio, la dilatación del tiempo o los efectos que se generan a velocidades cercanas a la de la luz. Asimismo, la principal diferencia entre la Física Teórica Clásica y la Física Moderna consiste en que ésta última establece una forma más compleja en los modelos o interpretaciones, y posee una mayor capacidad de predicciones de experimentación considerando una mayor variedad de condiciones.
Con el surgimiento de la física cuántica se han desarrollado grandes avances tecnológicos, por ejemplo, en el campo de la electrónica a partir del transistor y otros componentes.
Actualmente, hay numerosos estudios sobre las propiedades fundamentales que gobiernan algunos aspectos más complejos de la Física Moderna, siendo necesario para ello contar con equipamiento innovador y tecnologías avanzadas (como los aceleradores de partículas). Los resultados obtenidos pueden ser usados para crear dispositivos más eficientes que mejoren la calidad de vida, así como la mejor comprensión del universo.
Supone un campo de estudio que abarca desde finales del siglo XIX hasta nuestros días, y está relacionada con la investigación y comprensión de las leyes fundamentales del mundo físico, así como su aplicación práctica en la tecnología moderna. Por esta razón, se ha tornado clave para entender los principios básicos detrás de muchos avances científicos recientes, incluyendo la energía nuclear, computadoras digitales y nanotecnología.
La producción de electricidad a partir de fuentes nucleares, ha sido posible debido a las contribuciones de la Física Moderna en el campo energético.
Existen numerosos campos tecnológicos particularmente relacionados con la Física Moderna que han sido desarrollados conforme se continúan realizando estudios y mejorando la tecnología disponible. Así, entre las áreas de la ciencia que se han beneficiado es posible destacar la ingeniería de materiales y mecánica, la biomecánica, la computación, los procesos en laboratorios medicinales, sistemas de transporte y construcción, entre otros.
Teoría de la relatividad
El trabajo realizado por Albert Einstein en 1905 marca el inicio formal del avance cientificista hacia lo que actualmente conocemos como «Física Moderna». Sus profundidades conceptuales permitieron a los investigadores visualizar procesos complejos tales como energía nuclear, ondas gravitacionales e incluso agujeros negros dentro del contexto global da la cosmología moderna.
Albert Einstein (1879 – 1955), es considerado uno de los científicos más destacados de la Física Moderna.
La teoría de la relatividad, se trata de un conjunto de conceptos, ecuaciones y fundamentos científicos propuestos por Einstein en su búsqueda por dar respuesta a la incompatibilidad matemática entre la Física clásica en el área de la mecánica newtoniana y el electromagnetismo. Estos fundamentos están desarrollados en dos teorías:
Relatividad especial o restringida: fue propuesta en 1905 y explica el movimiento de los cuerpos sin la presencia de fuerzas gravitatorias en un sistema de tiempo y espacio plano en marcos de referencias inerciales. Permitió consolidar la mecánica newtoniana con la teoría electromagnética de Maxwell.
Relatividad general: se postuló en 1915 y aborda los conceptos de los sistemas de referencia y la gravedad. Se dice que es general, porque extiende el principio de la relatividad especial y plantea que la geometría del espacio – tiempo se modifica por la presencia de materia.
Desafortunadamente, no todos los hallazgos de la Física Moderna han sido aplicados a tecnologías y avances en beneficio de la humanidad. La comprensión de los principios que plantea la teoría de la relatividad, dio origen a la bomba atómica.
Mecánica Cuántica
Se trata de una rama de la Física que estudia el comportamiento de la materia a nivel del átomo, sus partículas y su energía. Uno de sus precursores fue Louis de Broglie, mediante su descubrimiento de la naturaleza de onda y partícula para los objetos físicos, alrededor de 1925. De esta área de la Física, también se descubren los efectos cuánticos relacionados con la imposibilidad de determinar con precisión y simultaneidad la velocidad y posición de una partícula.
Uno de los experimentos mentales más famosos de la mecánica cuántica se trata del gato de Schrödinger, que en términos simples plantea que, mientras no miremos dentro de la caja, el felino se encuentra en superposición entre la condición de vivo y muerto.
Trabajo publicado en: Feb., 2023.
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