Explicamos qué es la física moderna, sus objetivos y en qué se diferencia de la física clásica. Además, cuáles son sus ramas.
¿Qué es la física moderna?
En el campo científico, hablamos de física moderna para designar estudios contemporáneos de las leyes fundamentales del universolas cuales toman como punto de partida la formulación a finales del siglo XIX y principios del XX de dos teorías revolucionarias sobre el tema:
- Teoría cuántica de Max Planck de 1900.
- La teoría de la relatividad por Albert Einstein de 1905.
A esto se suele añadir la relación de incertidumbre de Heisenberg de 1927. En cualquier caso, todos los estudios previos de la física se conocen como física clásica.
Sin embargo, esta diferencia no es sólo histórica, como podría parecer. Por un lado, la física moderna se diferencia del clásico por la noción de «quantum de acción» (wirkungsquantum) propuesto por Planck, quien lo propuso como el mínimo nivel de energía posible.
Es decir, de acuerdo con este enfoque moderno, la energía del universo podría dividirse en unidades mínimas e indivisibles (cada una denominada «cuántica» o cuántico), mientras que en la física clásica la energía era continua e indivisible.
Por otro lado, la física moderna ha reemplazado la idea de la física determinista, en la que todos los fenómenos del universo podrían describirse como si tuvieran causa y efecto, por una física de la indeterminación y la inexactitud. Así que la física moderna suele hablar de la probabilidad de ocurrencia de un fenómenoporque trata de las leyes misteriosas que gobiernan la materia y la energía.
Esto último se debe a que la física clásica ha estudiado en gran medida situaciones que los sentidos humanos podían abarcar, es decir, situaciones desde un punto de vista macroscópico.
Por el contrario, la física moderna profundiza en regiones más complejas del universo, como la materia subatómica y el comportamiento onda-partícula de la materia, o fenómenos físicos que ocurren a la velocidad de la luz. En estos escenarios, las leyes clásicas dejan de ser útiles.
Por otro lado, una de las principales aspiraciones de la física moderna es lograr la integración en una sola teoría armónica de todas las fuerzas naturales conocidas: la gravedad, el electromagnetismo, las fuerzas nucleares fuertes y las fuerzas nucleares débiles.
Esta teoría unificadora, que aún no existe, sería conocida como la “teoría del todo”. Esta teoría serviría para entender tanto las relaciones entre diminutas partículas de materia como las que existen entre las colosales estrellas del universo.
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Ramas de la física moderna
La física moderna se divide en dos ramas principales, cada una de las cuales tiene a su vez subcampos mucho más especializados.
- Mecánica cuántica, dedicado al estudio de escalas espaciales muy pequeñas, como los sistemas atómicos y subatómicos, o su interacción con la radiación electromagnética, siempre como fenómenos observables. Su principio fundamental es que todas las formas de energía se liberan en unidades regulares llamadas «quanta». Entre sus áreas de interés se encuentran la física nuclear, la física atómica o la física molecular, por ejemplo.
- La teoría de la relatividad, dedicada al estudio de la gravedad, es decir, de los hechos físicos tanto en el tiempo como en el espacio, pero siempre en relación con un observador variable. Esto significa que el tiempo y el espacio no son invariables sino relativos, al contrario de lo que sostenía la física clásica. Este subcampo de estudio se basa en las dos grandes teorías de Einstein: la Teoría Restringida de la Relatividad de 1905 y la Teoría General de la Relatividad de 1915. Su campo de aplicación es, principalmente, el de la cosmología, es decir, el estudio del universo como un total y en gran escala.
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Referencias
- «Física moderna» en Wikipedia.
- «Física clásica» en Wikipedia.
- «Física Moderna» en Didáctica ICL.
- “Física clásica y moderna” en Science Encyclopedia.