Relación de la Física con otras materias (primera parte)
Física con Astronomía
Desde el principio del conocimiento, el hombre, siempre ha sentido curiosidad por los fenómenos que ocurren a su alrededor.
Esta curiosidad, llevó a que surgiera el llamado método científico, que intentaba explicar de modo racional el porqué o como de las cosas.
Vemos que en la antiguedad todo lo que no se podía explicar era trasladado en forma oral o escrita a las generaciones en un conocimiento vulgar.
Todos los hechos que se manifestaban en la naturaleza eran interpretados como divinos.
Los adjudicaban a dioses o mitos y leyendas para así tratar de ocultar la falta de un método de observación e interpretación.
Los egipcios son un claro ejemplo de cultura en transición, algunas cosas las atribuían a dioses poderosos, por ejemplo el cambio del día a la noche.
Ellos le daban nombre a esos astros como Ra para el Sol, Isis para la luna.
Pero a la hora de construir sus monumentales pirámides se basaron en misteriosos cálculos de matemáticas y posición de algunos astros para dar dimensiones a esas colosas e inmortales obras que nos han legado.
Con el correr de los siglos muchos fueron los hombres que intentaron separar las divinidades de la explicación de los fenómenos desconocidos.
La Física y la Astronomía
Así surgió el método científico, que básicamente consiste en observar, experimentar e Interpretar.
Los primeros científicos o físicos eran personajes que dominaban muchas ciencias.
Este conocimiento llevó a varios de ellos de ser acusados de locos o poseídos porque la gente sencilla no tenía la formación suficiente para establecer que era una nueva forma de traspasar las barreras ideológicas que hasta ese momento dominaban el pensar.
La teoría de Aristóteles y la conformación del Sistema Solar
La teoría de Aristóteles sobre la conformación del Sistema Solar con centro en la Tierra y el Sol, la luna y los planetas girando alrededor de ella, fue una verdad aceptada por mucho tiempo.
Es más, la Iglesia tenía en el Renacimiento la total convicción de que ello era así porque coincidía con las interpretaciones que se sacaban de la Biblia y la creación del Universo por parte de Dios.
La famosa Inquisición, que era un tribunal compuesto por obispos y cardenales, se ocupaba de que nadie expresara públicamente lo contrario a lo que las Santas Escrituras decían al respecto.
Imagínense que alguien tratara de ir contra las normas que durante tantos años habían existido en el conocimiento de las multitudes.
Nicolás Copérnico astrónomo polaco presentó en el siglo XVI un modelo más sencillo para sustituir el sistema de Tolomeo y de Aristóteles.
Copérnico creía que el Universo debería ser más sencillo, pues Dios no haría un mundo tan complicado.
En el modelo el Sol estaba en reposo y los planetas, incluso la Tierra giraban en torno de él en órbitas circulares. Esta idea ya había sido propuesta por algunos filósofos griegos.
Ahora como este modelo iba en contra de las convicciones religiosas de la época, Copérnico
Se limitó a no publicar sus ideas. Luego con la aparición de sus investigaciones su teoría causó grandes polémicas, y terminó por ser colocado en la lista de los libros prohibidos de la época.
Galileo Galilei, físico y astrónomo italiano nacido en Pisa en 1.564 efectuó grandes contribuciones al desarrollo de las ciencias.
Como gran experimentador, logró construir el primer telescopio para sus observaciones, logrando con lentes amplificar las imágenes.
Eran los pasos fundamentales para unir la Astronomía con la rama de la Física llamada Optica.
Sus descubrimientos contradecían las creencias filosóficas también, entre ellos que la superficie de la luna era rugosa e irregular y no como se creía de lisa y perfectamente esférica.
Descubrió la existencia de 3 satélites que giraban en torno a Júpiter, contrario a la teoría aristotélica que afirmaba que los astros giraban todos alrededor de la Tierra.
Algunos filósofos de su época se negaban a mirar a través de su telescopio, para no verse obligados a admitir sus errores y llegaron a afirmar que las observaciones de Galileo eran irreales y trucos inventados.
Con Venus encontró que también tenía fases como la Luna, esto lo llevó a la conclusión de que eses planeta giraba alrededor del Sol como predijera Copérnico.
Todos estos datos lo llevaron a publicar sus observaciones defendiendo y divulgando la teoría de que los planetas y la Tierra giraban alrededor del Sol.
Telescopio de Galileo Galilei
Su obra se llamó Diálogos Sobre los dos Grandes Sistemas del Mundo, publicada en 1.632.
Las consecuencias del gran alboroto que provocaron estas ideas causó que la Iglesia lo acusara de Hereje y fue apresado y sometido a juicio por la Inquisición en 1.633.
Para evitar que fuese condenado a muerte (quemado vivo) Galileo se vio obligado a negar sus ideas en una "confesión", leída en voz alta ante el Santo Oficio de la iglesia.
Salvado de la hoguera, pero considerado hereje fue obligado a permanecer confinado a su casa, cerca de Florencia, hasta su muerte.
A pesar de que estaba casi ciego y muy enfermo, su mente continuó desarrollando estudios hasta que en 1.638 publicó su última obra titulada Dos Nuevas Ciencias.
Fallecía en enero de 1.642.
Retrato de Galileo y sus observaciones
Johannes Kepler astrónomo alemán cuando publicó su primera obra Misterios cosmográficos en 1.596 corrigió la teoría de Copérnico desarrollada por Galileo, dando a conocer que los planetas giraban en torno al Sol pero sus órbitas eran elípticas y el centro de uno de sus focos lo ocupaba el Sol.
Esto unió más la Física con la astronomía al establecerse las bases de la llamada mecánica Celeste.
Este movimiento planetario llevaría años más tarde a la elaboración de las leyes fundamentales de la naturaleza de la Gravitación Universal de los planetas, genialidad del matemático inglés Isaac Newton.
Isaac Newton
Nacido en 1.642, Isaac Newton fue un gran físico y matemático que formuló las leyes básicas de la Gravitación Universal.
Sus estudios sobre la luz y los colores, obtenidos de sus trabajos con prismas fueron muy criticadas por muchos científicos de la época.
Estas críticas para sus estudios y publicaciones afectaron mucho su temperamento.
Muy tímido y retraído no polemizaba con nadie, en especial con sus más grandes contrincantes Robert Hooke y Christiaan Huygens.
En 1.864, doce años después de haber publicado sus trabajos, Newton fue visitado por su amigo Edmund Halley (descubridor del cometa que orbita el Sol y que lleva su nombre) quién buscaba explicaciones para unos asuntos referentes a la Mecánica Celeste.
Poderosa manifestación de la fuerza que se necesita para vencer la gravedad y enviar al Discovery al exterior de nuestro planeta
Su sorpresa fue que Newton pudo aclarar todas sus dudas e incluso tenía todo un Tratado acerca de la Mecánica y la Gravitación Universal en sus manos.
Como Newton no quería que sus estudios se publicaran debido a sus antiguas críticas que recibiera, Halley logró persuadirlo y animarlo.
Se ofreció incluso a pagar los costos de la impresión de sus artículos.
Luego de dos años de actividad, en 1.686, Isaac Newton presentó la primera edición de su famosa obra Principios Matemáticos de la Filosofía Natural". Esta publicación lo consagró como uno de los grandes genios de la historia.
Sus tres leyes fueron los pilares de la Mecánica Celeste durante muchos años.
Su primer ley era la síntesis de las experiencias de Galileo en cuanto a la inercia de los cuerpos.
La segunda establece el sentido y la orientación de la resultante de una fuerza que actúa sobre un cuerpo en su aceleración.
La tercera involucra las fuerzas que interactúan entre dos cuerpos cuando se aplican entre si conocida como principio de acción y reacción.
Nuestra Tierra comparada con el resto de los planetas del Sistema Solar y el Sol
La Gravitación Universal surgió de sus estudios de las leyes de movimiento de Kepler.
La fuerza centrípeta que desarrolla el sol sobre los planetas es lo que los mantiene en sus órbitas.
Estableció que esta fuerza era el resultado de una constante de proporcionalidad entre las masas de los cuerpos y el cuadrado de la distancia que los separaba.
F = G·m₁·m₂/r
Pasaron 100 años hasta que fue posible obtener en forma experimental la comprobación real de la existencia de las fuerzas de atracción entre dos cuerpos.
El físico inglés Henry Cavendish con su balanza de torsión logró comprobar la atracción entre dos esferas y así estableció el valor de G que fue 6,67·10⁻¹¹ N·m/kg
Al establecer el valor de G y el R de la tierra fue posible calcular la fuerza de atracción de la tierra en una partícula.
Tenemos así que con la aceleración de la gravedad g y el radio de la tierra y la constante G fue posible calcular la masa de la tierra establecida en 5,97·10²⁴ kg.
A fines del siglo XIX los científicos comenzaron a encontrar algunos resultados que no concordaban con las leyes de Newton en cuanto al comportamiento de algunos cuerpos con velocidades próximas a la luz.
Estos problemas de inexactitud llevaron a que se formulara una nueva teoría que sustituyese a la Mecánica Clásica. Surgió así la llamada mecánica Relativista.
Albert Einstein físico alemán nacido en 1.879, formuló en 1.905 su célebre Teoría de la Relatividad, dónde estableció ecuaciones para sustituir las newtonianas, que al aplicarse al movimiento de partículas muy rápidas proporcionó resultados perfectos con las observaciones.
Con los descubrimientos de James Clerk Maxwell a cerca de la existencia de campos compuestos por componentes magnéticos y eléctricos asociados, dando como resultado la formación de campos electromagnéticos.
Estas teorías comprobadas por Heinrich Rudolf Hertz que produjo las primeras ondas electromagnéticas y su detección, fueron los pilares de un contínuo desarrollo de lo que hoy conocemos como la comunicación.
En la astronomía la implementación de avanzados detectores de frecuencias de radio ocasionó que el hombre comenzara a dirigir sus antenas hacia el espacio.
Sonda Exploradora Viking 1
Radio Telescopio
Nuestra búsqueda de lo desconocido tenía básicamente 2 direcciones.
1) Con el surgimiento de la Radio Astronomía era posible oir el ruido espacial provocado por nuevos tipos de estrellas que dieron en llamarse Pulsares
2) Intentar buscar evidencia extraterrestre por medio de la exploración de barrido de frecuencias dirigido a las estrellas más cercanas
Con los viajes espaciales de las sondas exploradoras Viking y Voyager, se determinó la imposibilidad de que en nuestro sistema planetario existiera posibilidad de encontrar formas de vida como la nuestra.
Las enormes distancias que nos separan del resto de las estrellas de nuestra galaxia, hacen impensable enviar estaciones de búsqueda, máxime teniendo en cuenta que la velocidad de dichas sondas está dada por la aceleración que toman cuando pasan cerca de un planeta.
Estas terribles distancias han llevado a que hace pocos años se lograra poner en órbita el primer telescopio del mundo en el espacio.
El telescopio Espacial Hubble, es el resultado de la insesante búsqueda de nuevas estrellas en el firmamento donde tal vez algún día alojaran la civilización que tanto anhelamos encontrar.
Sonda Exploradora Voyager 1
Autor: Geovanna Massarino y Miguel Miguens. Uruguay.
Editor: Ricardo Santiago Netto (Administrador de Fisicanet).
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¿Qué relación hay entre la Física y las otras ciencias?