El siglo XX: La segunda revolución de la física

El siglo XX estuvo marcado por el desarrollo de la física como ciencia capaz de promover el desarrollo tecnológico.

A principios de este siglo los físicos consideraban tener una visión casi completa de la Naturaleza. Sin embargo pronto se produjeron dos revoluciones conceptuales de gran calado: El desarrollo de la teoría de la relatividad y el comienzo de la mecánica cuántica.

Albert Einstein es considerado frecuentemente como el icono más popular de la ciencia en el Siglo XX.

• En 1905 Albert Einstein formuló la teoría de la relatividad espacial, en la cual el espacio y el tiempo se unifican en una sola entidad, el espacio-tiempo. La relatividad formula 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 pequeñas en relación a la velocidad de la luz. En 1915 extendió la teoría espacial de la relatividad para explicar la gravedad, formulando la teoría general de la relatividad, la cual sustituye a la ley de la gravitación de Newton.
• En 1911 Ernest Rutherford dedujo la existencia de un núcleo atómico cargado positiva mente 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 James Chadwick en 1932.

El modelo atómico de Bohr, una de las primeras bases de la mecánica cuántica.

• En los primeros años del Siglo XX Max Planck, Albert Einstein, Niels 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 Werner Heisenberg y en 1926 Erwin Schrödinger y Paúl 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 sólidos y los líquidos, incluyendo fenómenos tales como estructura cristalina, semiconductividad y superconductividad. Entre los pioneros de la física de la materia condensada se incluye Felix Bloch, el cual desarrolló una descripción mecano-cuántica del comportamiento de los electrones en las estructuras cristalinas (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 1940 gracias al trabajo de Richard Feynman, Julian Schwinger, Tomonaga y Freeman 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 Chen Ning y Robert Mills desarrollaron las bases del modelo estándar. Este modelo se completó en los años 1970 y con él se describen casi todas las partículas elementales observadas.

Física moderna

< Física

La física moderna comienza desde comienzos del siglo XX, cuando el alemán Max Planck, investiga sobre el “cuanto” de energía, Planck decía que eran partículas de energía invisibles, y que éstas no eran continuas como lo decía la física clásica, por ello nace esta nueva rama de la física que estudia las manifestaciones que se producen en los átomos, los comportamientos de las partículas que forman la materia y las fuerzas que las rigen. (También se le llama física cuántica).

En los temas anteriormente tratados, la física clásica no servia para resolver los problemas presentados, ya que estos se basan en certezas y la física moderna en probabilidades, el cual le costo adaptarse a los físicos de la época.

En 1905, Albert Einstein, publicó una serie de trabajos que revolucionaron la física de ese entonces, que trataban de “La dualidad onda-partícula de la luz” y “La teoría de la relatividad” entre otros. Además, años mas tarde se descubre por medio de telescopios la existencia de otras galaxias, así como la superconductividad, el estudio de el núcleo del átomo, y otros; los cuales logran que años mas tarde surjan avances tecnológicos como la invención del televisor, los rayos x, el radar, fibra óptica, el computador etc.

La misión final de la física actual, es comprender la relación que existe entre las fuerzas que rigen la naturaleza: la gravedad, el electromagnetismo, la energía nuclear fuerte y la nuclear débil. Comprender y lograr una teoría de unificación, para así poder entender el universo y sus partículas.

Casi todo lo planteado en el siglo XIX, fue puesto en duda y al final fue remplazado durante el siglo XX, de esta misma manera puede ocurrir ya que existen investigaciones más complejas, y los nuevos conocimientos que se irán adquiriendo durante este nuevo siglo.

FÍSICA MODERNA
Masa y energía

Se consideraba a la masa y a la energía como entidades totalmente diferentes hasta que Einstein lo cambio con su famosa relación E= mc2; donde E es la energía, m es la masa y c es la velocidad de la luz al cuadrado. Con lo que se establece que la masa y la energía son iguales y sienta las bases de la física nuclear.

Dado que la destrucción de la masa conlleva la generación de una enorme cantidad de energía. (ARP)