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jueves, 23 de mayo de 2024
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Un universo y tres teorías físicas

Guillermo Guevara Pardo, Física cuántica y relativista, Carlos Sabin, Más Colombia

Guillermo Guevara Pardo

Licenciado en Ciencias de la Educación (especialidad biología) de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, odontólogo de la Universidad Nacional de Colombia y divulgador científico.

Son tres teorías físicas las que explican la estructura del universo: la newtoniana, la relativista y la cuántica. Las leyes de Newton permiten entender el “mundo de todos los días” donde los objetos se mueven a bajas velocidades, es la física que se aprende en el colegio. Las otras dos se relacionan con fenómenos muy alejados de la vida cotidiana y tienen que ver con el comportamiento de objetos como un electrón o un agujero negro, que solamente se pueden entender adecuadamente a la luz de la mecánica cuántica y la relatividad.  

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Las tres físicas manejan cuatro fuerzas fundamentales: la interacción electromagnética, la fuerza nuclear fuerte, la nuclear débil y la gravedad. Esta última fue descrita por Isaac Newton en 1687 en su célebre libro Philosophae naturalis principia mathematica, donde demostró que el movimiento de la Luna y la caída de una manzana obedecen las mismas leyes y concluyó que la separación aristotélica entre fenómenos celestes y terrestres es completamente falsa. 


La explicación newtoniana de la gravedad, con más de tres siglos de existencia, sigue siendo válida; está en la base del desarrollo espacial y es la física del día a día, la del sentido común, aquella que permite, por ejemplo, frenar a tiempo el carro para evitar atropellar un ciclista o poner un rover en la superficie de Marte. El electromagnetismo es la fuerza que explica el fenómeno de la luz y la acción de un imán, mientras que el reino de la nuclear débil y nuclear fuerte está en la intimidad del átomo, en el núcleo.

A finales del siglo XIX y principios del XX, ciertos experimentos mostraron que los fenómenos electromagnéticos entraban en contradicción con la gravedad newtoniana: mientras la luz se desplaza como una onda a través del espaciotiempo, en la física newtoniana no hay ondas de gravedad. 

La aporía fue solucionada en 1905 por Albert Einstein cuando elaboró la teoría de la relatividad especial, que mantiene la universalidad de las leyes del electromagnetismo. Pero la gravitación universal de Newton resultaba incompatible con la estructura del espacio y el tiempo de la relatividad especial. 

La nueva dificultad llevó al genio de Ulm a desarrollar las ecuaciones relativistas que explican la gravedad como una deformación causada por la acción de la masa, en la geometría del tejido espaciotemporal del universo: en 1915 presentó la teoría general de la relatividad. La visión relativista de la gravedad permitió explicar con mayor profundidad la estructura y movimiento del cosmos; la vieja física newtoniana no perdió su validez, sino que pasó a convertirse en un caso particular de la nueva física einsteiniana.

Empezando el siglo XX surgió otro de los pilares fundamentales de la física moderna: la mecánica cuántica. La mecánica clásica resultó inadecuada para dar razón de los fenómenos atómicos; hubo necesidad de plantear hipótesis novedosas y valerse de matemáticas más abstractas para entender lo que sucedía con las partículas propuestas por Demócrito y Leucipo para explicar la estructura de la materia. 


Ninguna de las tres físicas invalida a las otras dos y con razón el doctor Carlos Sabín anota: “A pesar de la gran influencia del libro de Tomas S. Kuhn, La estructura de las revoluciones científicas, con sus ‘cambios de paradigma’, lo cierto es que las teorías físicas no se sustituyen unas a otras mediante revoluciones, sino que las nuevas teorías complementan las anteriores, extendiendo el rango de validez de nuestro conocimiento”. 

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Carlos Sabín es un destacado científico español adscrito al Departamento de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid, especialista en mecánica cuántica y sus aplicaciones tecnológicas. Importante divulgador de la ciencia, también escribe en la revista Investigación y Ciencia, desde donde adelanta una destacada campaña para desmentir las interpretaciones equivocadas y las ideas falsas que han surgido alrededor de la mecánica cuántica: producto de esta cruzada científica publicó en 2020 Verdades y mentiras de la física cuántica

Ahora sale de su pluma Física cuántica y relativista (2022), un libro que ejemplifica la buena divulgación de la ciencia, donde el autor va conduciendo al lector por los conceptos fundamentales de las tres teorías físicas, con claridad, recurriendo a ejemplos sencillos, sin caer en la superficialidad, buscando que el lego comprenda de manera más adecuada la física del mundo en sus diferentes niveles y las aplicaciones tecnológicas que se derivan de ella y que usa todos los días.

Física cuántica y relativista, un libro que ojalá pudiera estar en manos de los maestros de ciencias naturales del país, concluye con una defensa certera del método científico (tan denostado por la filosofía posmodernista) y de la práctica experimental: “… la física cuántica y la física relativista son los dos mayores éxitos del pensamiento científico humano: extienden nuestra comprensión de la naturaleza y, en última instancia, nuestra capacidad de manipularla para producir tecnología a regiones que van más allá de lo que pueden detectar nuestros sentidos, incluido, claro, nuestro sentido común. Los experimentos, guiados por el método científico, tienen siempre la última palabra”. ¡Son los experimentos los que confirman que las tres físicas son verdaderas! 

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Un universo y tres teorías físicas 3

El texto hace parte de la magnífica colección ¿Qué sabemos de?, publicada por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) de España, conformada por libros de divulgación relacionados con todas las ramas de la ciencia y cuyos autores son destacados investigadores de los lares del hidalgo Alonso Quijano. Si usted viaja alguna vez a Madrid, además de visitar el Museo del Prado y asistir al clásico entre Real Madrid y Barcelona en el Santiago Bernabéu, no dude en adquirir algunos números de la colección que desafortunadamente no traen Melquíades y su banda de gitanos a las librerías de Macondo.  

Es absolutamente necesario acercar la ciencia a los más amplios sectores de la población colombiana y la divulgación científica es una de las vías para hacerlo. Sería interesante que el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación desarrollara un proyecto editorial semejante al del CSIC con la participación de científicos colombianos de diferentes especialidades. Son tiempos en los que altisonantes voces desde la cumbre del poder pregonan el cambio… la ciencia nacional aún lo espera.

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