Del Universo al Átomo

A día de hoy, se estudian dos teorías: la de la relatividad y la mecánica cuántica. Ambas intentaron integrar una teoría del todo, pero no se ha logrado.

La Teoría de la Relatividad

Formulada por Albert Einstein en el siglo XX, sigue vigente en la actualidad y se compone de:

• Debemos abandonar la idea de espacio y tiempo; son conceptos relativos a la velocidad del observador.
• La velocidad de la luz es el único valor absoluto para todo.
• La materia y energía son afirmaciones de una misma realidad, como bien dice la ecuación E = mc². En primer lugar, una cantidad de masa se convierte en una gran cantidad de energía (bomba atómica).
• El espacio se curva en presencia de masa; entonces, todo cuerpo alrededor se curvaría, lo que afecta como una fuerza atractiva (gravedad). Según esta teoría, un cuerpo muy masivo podría atrapar la luz y no dejar salir nada: un agujero negro.
• El universo es dinámico y está en expansión. Se observó que las estrellas se alejan entre sí.

Teoría de la Relatividad Especial

Describe la física del movimiento de los cuerpos en un espacio-tiempo plano.

Teoría de la Relatividad General

Propone que la propia geometría del espacio-tiempo se ve afectada por la masa. Es una teoría relativista del campo gravitatorio y predice que el espacio-tiempo no será plano en presencia de materia; su curvatura es percibida por un campo gravitatorio.

La Mecánica Cuántica

A principios del siglo XX, algunos físicos investigaron la estructura atómica, que está formada por un núcleo (protones y neutrones) y electrones girando a su alrededor.

Los físicos descubrieron que los fenómenos subatómicos no obedecían a la ciencia clásica, por lo que desarrollaron una nueva física que explicara fenómenos que parecían absurdos, tales como:

• Superposición de estados: Se refiere a que una partícula subatómica puede encontrarse en diferentes estados a la vez.
• Entrelazamiento: Partículas que pueden entrelazarse como si formaran un sistema. Si se separan, lo que le afecta a una le afecta también a la otra.
• Dualidad onda-partícula: Una partícula subatómica puede comportarse como una onda y viceversa; una onda también puede ser considerada como una partícula. Sus características son que la onda puede interferir entre sí y la partícula impacta.
• Coherencia: Al igual que el entrelazamiento y las superposiciones, son frágiles y solo ocurren en partículas aisladas.
• Interferencia: Las mediciones y observaciones interfieren en el fenómeno que se está observando.

La Complejidad: La Teoría del Caos

Esta teoría se caracteriza por estudiar fenómenos con los que podemos encontrarnos en la vida cotidiana y que son impredecibles y caóticos. Antes, el caos era ignorancia, ya que se creía que eran fenómenos muy complejos sin leyes determinadas.

Como dijo Gleick: «la porción irregular de la naturaleza, su parte discontinua y variable, ha sido un rompecabezas a ojos de la ciencia o, peor aún, una monstruosidad».

Uno de los elementos que tienen en común todas estas conductas caóticas es su gran sensibilidad respecto a las condiciones iniciales: una condición casi imperceptible en dichas condiciones conduce a escenarios muy dispares. Esta idea, que se convirtió en el fundamento de la teoría del caos, se ha popularizado con la metáfora del efecto mariposa, según la cual un simple aleteo de una mariposa en Brasil puede ocasionar un tornado en Texas.

Este descubrimiento ponía en cuestión el sueño determinista de Laplace, en el que para determinar la evolución del sistema hay que conocer exactamente su situación inicial. Tal como había puesto al descubierto la teoría del caos, una mera aproximación a estas condiciones iniciales conducirá al error. Como para lograr esa exactitud se necesitaría recopilar una cantidad infinita de información, esto supone que en la práctica es imposible la predicción.

La teoría del caos contiene una importante enseñanza filosófica: muestra que la imagen cartesiana del reloj que se activa de forma mecánica y perfectamente predecible no sirve para numerosos fenómenos de la naturaleza. La ignorancia forma parte del propio sistema y no del que lo está estudiando.

El matemático francés Poincaré postuló que el azar no es más que la medida de la ignorancia del hombre.

La teoría de los fractales es una de las disciplinas que forma parte de la teoría del caos.

Los fractales son formas que se repiten a distintas escalas, una característica que se puede emplear si se quiere medir la costa de Gran Bretaña.

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