Que no te engañen, la física es fácil.


La física es una ciencia básica.  Su objetivo es entender la estructura de la materia, de las interacciones, de la constitución más íntima de nuestro universo.  Por lo tanto se puede considerar como la más fundamental de las ciencias.  Las leyes físicas son de obligado cumplimiento.  Todo sistema está regido por dichas leyes y nada se escapa a su control.

Evidentemente que la física no puede “explicarlo todo”.  Si bien las leyes de la física son generales, uno no puede reducir la mayoría de los fenómenos naturales a sus constituyentes básicos.  Es decir, el total reduccionismo puede que sea una idea filosófica atractiva, pero no es muy útil.  Por eso el resto de las ciencias son necesarias y su estudio es fundamental.

Pero muchas veces da la sensación de que la física es una ciencia oscura, que sólo unos pocos pueden acceder a su conocimiento.  En esta entrada ahondaremos sobre este tema y daremos nuestra humilde opinión al respecto.

¿Por qué la física es difícil?

La física tiene dos puntos en su contra cuando intentamos estudiarla.

  • Hay que manejar multiples conceptos.  Muchas ideas, y muchas relaciones entre ellas.
  • Hay que conocer la matemática.  La matemática es el lenguaje de la física.  Y es ciertamente complicado adquirir todo el conocimiento encerrado en una teoría física sin mirar su matemática.

El segundo punto es inevitable, la física tiene su lenguaje y como tal hay que conocerlo para adquirir la soltura en el manejo de conceptos en su versión matemática y a la hora de hacer cálculos.  Sin esto la física no sería más que filosofía.

En nuestra opinión el salto conceptual llevado a cabo por Galileo, el considerado padre fundador de la física, que separó la física de la filosofía (aunque todavía se denominaba filosofía natural) fue precisamente formular los principios y los fenómenos físicos en términos de fórmulas y relaciones matemáticas.

Evidentemente si uno quiere estudiar física es clave controlar la matemática involucrada y eso puede ser un escollo, en principio, para cualquier interesado en la física y en su estudio.

Pero volviendo al primer punto hemos de decir que no es cierto, en absoluto, que en la física se tengan “millones” de conceptos.  La física, toda la física, se vertebra en un puñado de ideas.  Y el secrto de hacer física es encontrar de que forma se presentan dichas ideas en la diversidad de fenómenos naturales que estudiamos en la física.

Un físico no es una máquina de almacenamiento masivo de fórmulas, aunque pueda parecer así.  Mas bien, un físico es una persona entrenada para dislumbrar entre muchos fenómenos diferentes el mismo hilo conductor.

El secreto de la física

La física se puede considerar como la ciencia del cambio, del estudio del movimiento, de cómo los sistemas radían, de como evolucionan en el tiempo. Pero el verdadero secreto está en que los físicos, para estudiar el cambio, buscan en los fenómenos aquello que no cambia, aquello que permanece invariante. Y eso es lo importante, llegar a descubrir qué es aquello que no cambia en la física de un proceso mientras se produce.

Así podemos resumir toda la física en dos puntos:

  • Encontrar leyes de conservación.
  • Mostrar que los resultados son los mismos para todos los observadores.

Es así de  simple y así de complejo a la vez. Muchas veces no resulta evidente que haya algo que se conserve pero el practicante de la física ha de saber buscar y mirar más allá de lo evidente.  A día de hoy sabemos que hay cantidades conservadas en cualquier proceso:

  • La energía.
  • El momento lineal.
  • El momento angular.
  • Otras cantidades que solo se manifiestan a niveles básicos en la estructura de la materia y el universo, el nivel cuántico.

Cualquier proceso ha de verificar estas leyes de conservación, y no por capricho, sabemos y entendemos por qué esto debe de ser así. Que existan tales cantidades conservadas está íntimamente relacionado con el hecho de que la física ha de ser la misma aquí que allí, antes o después.

Si un fenómeno físico se produce en mi laboratorio se ha de producir en cualquier laboratorio.  La posición no importa, y eso lleva a la conservación del momento lineal.

Si un fenómeno físico se produce a las tres de la mañana, también se ha de producir a las dos de la tarde.  Y eso nos lleva a la conservación de la energía.

Si un fenómeno se produce, da igual que lo mire desde arriba, desde abajo, desde la izquierda, desde la derecha.  Y eso implica la conservación del momento angular.

La magia de la física es su relación con la matemática, esto que acabamos de describir por muy extraño que parezca es un teorema matemático, el teorema Nöther.  Pero la idea subyacente es fácil de seguir, la conclusión no tanto.  En principio no hay mucha relación de la independencia de la hora de hacer un expermiento con la conservación de la energía y es ahí donde radica la dificultad de la física, en mostrar en su propio lenguaje, la matemática que eso es así y no de cualquier otra forma.

Hay conservaciones no tan evidentes, como por ejemplo la del espín.  Pero es que el espín no es algo que veamos todo el día.  Sin embargo, la matemática nos dice que el espín se comporta como un momento angular, es decir como un giro de una partícula.  Evidentemente no es tal cosa, pero la matemática es idéntica y por tanto ha de estar sujeto a las mismas leyes de conservación que el momento angular.

Por todo esto, curiosamente, para estudiar los cambios y evoluciones de los sistemas físicos hemos de encontrar las cosas que no cambian.

El teorema de Bernouilli en fluidos, las leyes de Krichoff en circuitos eléctricos, la ecuación de Schrödinger en cuántica, la primera ley de la termodinámcia, y un largo etc, a primera vista son diferentes pero por debajo sólo hay un principio físico, la conservación de la energía.

El segundo punto, el que la física sea la misma para distintos observadores también es fundamental.  Esto es lo que nos lleva a decir que la física ha de ser relativista y eso implica que nuestra forma de entender el espacio y el tiempo sea una u otra.

Luego por supuesto hay cosas superfluas, hablar de partículas u ondas, hablar de trayectorias o no, etc.  Eso es secundario, eso  es simplemente una manifestación de cómo vemos el mundo que nos rodea y ciertamente no lo vemos todo en total plenitud.  Por eso nos sorprendemos con descubrir que la física cuántica es tan distinta de la física cotidiana.  Sin embargo, debajo de las etiquetas cuánticas o clásicas tenemos los mismos principios subyacentes.

Un consejo y cierre

Cuando se os presente una nueva teoría, un  nuevo fenómeno, o una nueva noticia preguntaos ¿qué se conserva ahí?.  Luego tendremos que entrar en los detalles característicos del fenómeno, de su matemática o de sus ideas secundarias, pero preguntáos por el núcleo, el corazón del fenómeno.

Con todo esto no queremos trivializar el estudio de la física, ni tan siquiera su divulgación, cada sistema y fenómeno tiene sus particularidades que pueden ser más o menos fáciles de aprender o comprender.  Pero tampoco digamos que la física es fruta para unos pocos, porque en realidad cualquiera puede llegar a entender cualquier cosa.

Lo aquí expuesto es simplemente una opinión personal, posiblemente incorrecta, pero es la que nos gusta.  Si tenéis otro punto de vista o cualquier comentario nos encantaría discutirlo y aprender todos juntos.  Esperamos haber sabido transmitir la idea.

Sólo un comentario final, hay otro concepto en física que también es fundamental pero muy sutil, la entropía.  Aquí hay opiniones para todo, posiblemente necesitemos mucho tiempo y entradas para desmarañar este punto.  Todo llegará.

Nos seguimos leyendo…

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20 Respuestas a “Que no te engañen, la física es fácil.

  1. Esta genial

  2. Hola, pues miren a mi la física no me es ni fácil ni imposible, es para mi regular. Muchas cosas si las entiendo bien, pero la cosa aquí es por ejemplo; quién me puede explicar el siguiente problema: entre la cd de nueva York y los Ángeles hay una distancia de 3000 metros, la diferencia temporal entre las dos ciudades es de 3 hrs. Calcule la circunferencia de la tierra 🌎. Dicen que esto es igual a 38. 62242. Pero lo que no capto es qué tiene que ver la circunferencia de toda la tierra por dos ciudades. Entiendo que su relación es de dos países al mundo entero. Pero que analogía utilizamos o qué razonamiento y operación hicieron. Alguien me puede explicar. Gracias.

  3. Es conplicado pero de mucha inportacia gracias

  4. Pingback: Para qué sirve saber… de qué estamos hechos | practico eco

  5. Después de este texto , me agregó como lector del blog, lo estaré explorando.
    Gracias

  6. Muchas gracias! Por este excelente post,magnífico texto introductorio a la física.

  7. Hola.
    Tengo 15 años y me gustaria saber si la fisica es una profesión que cualquiera ( dentro de la inteligencia minima) puede lograr a aprender. Me interesa la fisica desde hace ya tiempo. Los aspectos que mas me interesan son la fisica cuantica, el electromagnetismo y la termodinamica.
    Gracias

  8. luiseduardo pineda quintero

    esta pagina esta mui intersante por que al leer todos los comentarios me llena de ilusion i la frase que mas me gusta “todos podemos entender la fisica por que tenemos la capacidad de hacerlo” i por eso boi a estudiar sobre la fisica quiero ver videos quiero pensar con una mente abierta buscando buscando materiales de apollo como videos ejercicios i consejos de fisica…
    gracias por su tiempo…

  9. si, muy buen argumento de tu perspectiva de la maravillosa ciencia de la física, cada persona puede aprender después de que no se mire las cosas como un “coco”, por ejemplo mi hermanito de 15 años ha estado algo maluco con esta área y quiero demostrarle y ayudarle que no es así y que detrás de ese miedo esta una excelente área, leí este articulo y me pareció genial, complementó mi gran visión frente a la área, muchas gracias por su ayuda 😀

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  11. Me pareció muy interesante leerlos. Muy linda mirada a lo que es la física. Concuerdo en que todos somos capaces de entender todo. Soy profesora de física en secundaria y me encanta que los alumnos se den cuenta que la física está en todos lados y que nos ayuda a entender nuestra naturaleza. Yo también descubrí la física así… mirando a mi alrededor y comprendiendo básicamente que… la energía ni se crea ni se destruye sólo se transmite y transforma de una forma a otra para conservarse”. Muchas gracias por darle al mundo este espacio de divulgación. Agradecida de encontrarlos y poder leerlos.

  12. Dices que es “superfluo” el hablar de ondas o de partículas, incluso de trayectorias. Sin embargo estos conceptos hacen que haya “dos” maneras de describir los fenómenos naturales: la manera clásica y la cuántica. Y ambos son irreconciliables (por ahora).

    Hay invariantes comunes y de hecho la formulación de la física cuántica está en base a los postulados clásicos (hamiltonianos y sus evoluciones), pero su comportamiento es completamente distinto… la física cuántica es no causal y solo esto pone los pelos como escarpias a todo el mundo, las hace irreconciliables.

    Si nos limitamos a obtener un resultado válido podemos hacer como si no nos diéramos cuenta de los detalles, actuar por medio de lo que suele llamarse “una caja negra” (en donde no sabemos lo que ocurre), pero no es la manera de verlo para poder optar a una unificación de la física que es lo recomendable.

    Hay que entender lo que ocurre (ondas, partículas y trayectorias) par poder generar una hipótesis que englobe lo conocido y que lo unifique: así actuó Maxwell para unificar electricidad y magnetismo, así actuó Einstein para dar una vuelta de tuerca a la física de Newton y así se ha de actuar para poder llegar a integrar a la física de lo grande con la física de lo pequeño.

    Si no actuáramos con visión mas general (unificadora) es como si nuestros antecesores se hubieran conformado con los “deferentes” con los “epiciclos” y con los “ecuantes” de la teoría de Ptolomeo. Nunca habría existido un Copérnico que pusiera “en orden” el cielo, y la física no hubiera roto aguas.

    Calcular correctamente las predicciones NO es suficiente.

  13. Pingback: Partícula, que bien te conservas | Cuentos Cuánticos

  14. Bueno, ni si ni no sino todo lo contrario. Como diría Jack the Ripper, vayamos por partes. La física no es fácil, sobre todo cuando nos alejamos de la orilla, y precisamente es el aparato matemático que la acompaña el que marca la diferencia. Estoy completamente de acuerdo en que todo el mundo puede entenderlo todo, pero sólo a nivel de concepto, es más, ese concepto para cada individuo irá acompañado de un grado de complejidad acorde con su capacidad de abstracción y raciocinio. Igual que no todos podemos componer una sinfonía, no todos podemos entender lo que dicen las fórmulas. Al igual que el resto de ciencias y de la filosofía, la física requiere de un utillaje conceptual importante. Tienes que estar familiarizado con el lenguaje que se maneja específicamente. La divulgación es viable, para todos los públicos, de hecho esta página es un ejemplo bastante claro. No se si estareis de acuerdo, pero vuestras entradas, a pesar de ser divulgativas, requieren de un bagaje o una formación científica o técnica previa para sacarles partido. Hay grados de complejidad y grados de divulgación

    • En la entrada lo único que queríamos remarcar es que las ideas subyacentes a muchos fenómenos físicos son esencialmente las mismas. Ni más ni menos. Y las ideas esas se pueden entender con mayor o menor esfuerzo, para entender algo siempre hay que esforzarse un poco.

      Es cierto que no todo el mundo puede componer una sinfonía, igual que no todo el mundo puede derivar las ecuación de Schrödinger. Pero si no podemos hacerlo podemos notar su belleza y seguir su estructura, tanto en el caso de la sinfonía como en el caso de la ecuación de Schrödinger, por poner algo. En este blog no escondemos las fórmulas, pero también es cierto que nuestro objetivo es esforzarnos al máximo para describirlas y acercarlas a todos aquellos que quieran esforzarse un poco para entender algo. Yo no puedo componer una sinfonía, pero si que puedo poner interés en ver en qué se basa una sinfonía, en como fue compuesta y en qué transmite.

      El caso es que no pedimos que la gente derive ecuaciones, pero también es cierto que la divulgación que nos gusta es la que acerca la ciencia de verdad a todo aquel que está interesado. Y por supuesto, esto es en dos direcciones, si alguien no entiende algo puede preguntar hasta la saciedad, tenemos el compromiso de contestar lo más rápido posible y lo mejor que podamos. Además estaría de lujo que todo el mundo diera su opinión para hacer de este sitio un lugar construido entre todos.

      Nosotros no decimos que esta sea la forma mejor de divulgar, sólo que es la que nos gusta a nosotros personalmente. Las herramientas están ahí, el blog y el foro, utilicemosló y ya sabes estamos ávidos por colaboraciones y por otros puntos de vista.

      Un placer leerte como siempre.

      Un saludo.

      • A mi personalmente me gusta mucho el enfoque de esta página porque cubre un hueco que no había encontrado hasta ahora. Se trata de divulgación científica por decirlo de alguna manera, intermedia. Ni es para doctores en física, ni para niños de 6 años ( o similares ), que básicamente son los extremos que se suelen encontrar. Así que lo único que os pido es que sigais adelante, me lo paso teta leyendoos. Un saludo cuentistas

  15. La similitud de la matemática que describe el momento cuántico de espin con la del momento angular clásico, a sido bien aprovechada por los físicos para facilitar el entendimiento de algo que no existe en nuestro mundo físico cotidiano. Este es un recurso explotado en física en innumerables ocasiones, y no es un atajo para salvar la situación por un tiempo hasta encontrar la verdadera descripción, sino que sorprendentemente es la solución. Por ejemplo, casi todas las leyes del electromagnetismo tienen equivalentes parecidos en la mecánica newtoniana, y las dos están demostradas hasta la saciedad en todos los artefactos creados por el hombre y que en la naturaleza no existen. Por ejemplo la formula de Newton y la de Coulomb, con su inverso de la distancia al cuadrado, los osciladores mecánicos y eléctricos. Estas cosas son las que me hacen pensar que la física esta mas sencillamente conectada a todos sus niveles de lo que suponemos o estamos calculando, al parecer necesitamos un cambio en la física, para que esas cosas fluyan a nuestra imaginación con más claridad y nos revelen su sencilla conexión. Me parece que tanta complicación no va con la naturaleza de las cosas y nos va llevando a un callejón sin salida, necesitamos plantear otro enfoque, algo loco quizás, pero agradable, como en otros momentos ha sucedido. No es posible, ni racionalmente explicable que exista un divorcio tan grande entre la Mecánica Cuántica y la Teoría de la Relatividad; cuando habas describen el mismo mundo físico. Tampoco que conectarlas nos lleve a considerar cosas tan alejadas de comprobaciones experimentales, para que silbe algo que casi por definición no va a poder ser observado. Por más actos de fe teórica que hagamos sabemos que hasta las aplicaciones y mediciones cuánticas en el fondo son mediciones clásicas, de ahí muchos de sus límites y postulados.

    • Comparto plenamente tu manera de ver la física en la actualidad, es necesario intentar dar con alguna clave que unifique criterios, que haga los cálculos mas sencillos. Clásica (relativista) y cuántica son incompatibles y forzosamente deben dejar de serlo.

      Te mando un link de una teoría alternativa en donde se trata una posible “variable oculta no local” que explique el concepto “dual” de las partículas, está basada en una manera de ver el espacio no como na realidad “sólida”, no como un “campo” físico, sino solo como la consecuencia de las interacciones entre las partículas (a modo del principio de Mach), formalizándose en una matriz donde cada casilla sea la interacción entre dos partículas:

      http://particion.wordpress.com/teoria-de-la-particion/teoria-de-la-particion-2/

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