Física

La Física (del griego phisis, la naturaleza) es la ciencia de la naturaleza en el sentido más amplio. Los físicos estudian las propiedades de la materia, la energía, el tiempo, el espacio y las interacciones entre ellos. Las leyes de la física se expresan generalmente como fórmulas matemáticas que se deducen a partir de las observaciones y medidas de fenómenos en la naturaleza usando el método científico.

Principales teorías:
Mecánica clásica - Termodinámica - Mecánica estadística - Electromagnetismo - Relatividad especial - Relatividad general - Mecánica cuántica - Mecánica cuántica relativista - Electrodinámica cuántica - Cromodinámica cuántica

Teorías propuestas:
Teoría del todo - Teoría de Gran Unificación - Teoría de las cuerdas - Criogenia

Conceptos:
Materia - Antimateria - Partículas - Masa - Energía - Momento - Tiempo - Fuerza --Presión - Onda - Electricidad - Magnetismo - Temperatura - Entropía - Sistemas de unidades - Constantes físicas

Fuerzas fundamentales:
Interacción gravitatoria - Interacción electromagnética - Interacción nuclear débil -Interacción nuclear fuerte

Campos de la Física:
Astrofísica - Dinámica de fluidos - Física atómica - Física computacional - Física Electrónica - Física del estado sólido - Física molecular - Física nuclear - Física de partículas (o Física de Altas Energías) - Óptica

Otros:
Lista de instrumentos de medición


También se habla de Física Teórica y Física Experimental en función de si la Física está más orientada al desarrollo de teorías o a la comprobación experimental de los resultados predichos por las teorías.


Breve historia de la física

Nota: ir al artículo principal en esta materia, Historia de la física, para tener una historia detallada.

Desde la más remota antiguedad, las personas han tratado de comprender la naturaleza y los fenómenos que en ella se observan, como son, por ejemplo, el paso de las estaciones, el movimiento de los cuerpos y de los astros, los fenómenos climáticos, las propiedades de los materiales, etc. Las primeras explicaciones aparecen en la Antiguedad, y se basaban en consideraciones puramente filosóficas, sin verificarse experimentalmente de forma rigurosa. Algunas interpretaciones, como la hecha por Ptolomeo de que la Tierra está en el centro del Universo, y alrededor de la cual giran los astros, perduraría durante muchos siglos.

Galileo fue el pionero en el siglo XVI en el uso de experiencias para validar las teorías de la física. Galileo se interesó en el movimiento de los astros y de los cuerpos. Usando instrumentos como el plano inclinado, encontró la ley de la inercia de la dinámica, y con el telescopio, observó que Júpiter tenía satélites girando a su alrededor. En 1687, Newton publicó los Principios Matemáticos de la Naturaleza, en donde se describen dos teorías muy importantes de la física: las tres leyes de Newton sobre el movimiento, de la cual surge la mecánica clásica; y la la ley de la gravitación de Newton. Ambas teorías concordaban bien con los experimentos.

A partir del siglo 18, Boyle, Young, y muchos otros desarrollaron la termodinámica. En 1733, Bernoulli usó argumentos estadísticos junto con la mecánica clásica para extraer resultados de la termodinámica, iniciando la mecánica estadística. En 1798, Thompson demostró la conversión del trabajo mecánico en calor, y en 1847 Joule formuló la ley de conservación de la energía.

Faraday, Ohm, y otros estudiaron los fenómenos relacionados con la electricidad y el magnetismo. En 1855, Maxwell unificó ambos fenómenos en una sola teoría del electromagnetismo, que se basa en las ecuaciones de Maxwell. Una de las predicciones de esta teoría era que la luz es una onda electromagnética.

En 1895, Roentgen descubrió los rayos X, que resultaron ser ondas electromagnéticas de frecuencias muy altas. Henri Becquerel descubrió las radioactividad en 1896, campo que se desarrolló con el trabajo posterior de Pierre Curie y Marie Curie y otros. Con esto empezó la física nuclear.

En 1897, Thomson descubrió el electrón, la particula elemental que transporta la corriente en los circuitos eléctricos. En 1904, propuso el primer modelo del átomo.

En 1905, Einstein formuló la teoría de la relatividad especial, en la cual el espacio y el tiempo se unifican en una sola entidad, el espacio-tiempo. La relatividad formula unas ecuaciones diferentes para la transformación de movimientos cuando se observan desde distintos sistemas de referencia inerciales a aquellas dadas por la mecánica clásica. Ambas teorías coinciden a velocidades (relativas) pequeñas. En 1915, Einstein extendió la teoría especial de la relatividad para explicar la gravedad en la teoría general de la relatividad, la cual sustituye a la ley de la gravitación de Newton.

En 1911, Rutherford dedujo la existencia de un núcleo atómico cargado positivamente a partir de experiencias de dispersión de partículas. A los componentes de carga positiva de este núcleo se les llamó protones. Los neutrones, que también forman parte del núcleo pero no poseen carga eléctrica, los descubrió Chadwick en 1932.

Al comienzo de 1900, Planck, Einstein, Bohr, y otros desarrollaron la teoría cuántica a fin de explicar resultados experimentales anómalos sobre la radiación de los cuerpos. En esta teoría, los niveles posibles de energía pasan a ser discretos. En 1925, Heisenberg y en 1926, Schrödinger y Dirac formularon la mecánica cuántica, en la cual explican las teorías cuánticas precedentes. En la mecánica cuántica, los resultados de las medidas físicas son probabilísticos; la teoría cuántica describe el cálculo de estas probabilidades.

La mecánica cuántica suministró las herramientas teóricas para la física de la materia condensada, la cual estudia el comportamiento de los solidos y los liquidos, incluyendo fenómenos tales como la estructura cristalina, semiconductividad y superconductividad. Entre los pioneros de la física de la materia condensada se incluye Bloch, el cual desarrolló una descripción mecano-cuántica del comportamiento de los electrones en las estructuras cristalinas en 1928.

La teoría cuántica de campos se formuló para extender la mecánica cuántica de manera consistente con la teoría especial de la relatividad. Alcanzó su forma moderna a finales de los 1940s gracias al trabajo de Feynman, Schwinger, Tomonaga, y Dyson. Ellos formularon la teoría de la electrodinámica cuántica, en la cual se describe la interacción electromagnética.

La teoría cuántica de campos suministró las bases para el desarrollo de la física de partículas, la cual estudia las fuerzas fundamentales y las partículas elementales. En 1954, Yang y Mills desarrollaron las bases del modelo estándar. Este modelo se completó en los años 1970, y con el se describe casi todas las partículas elementales observadas.

Físicos famosos