2) Los Temas

a) Que es la física.

La palabra física deriva de un vocablo griego que significa naturaleza por lo que, junto con la química y la biología, principalmente, conforma el grupo de las ciencias naturales. En la actualidad la física es concebida como la ciencia que estudia a los componentes de la materia y como interaccionan esos componentes entre si. En base a ello, el físico intenta explicar las propiedades de la materia en su conjunto, así como otros fenómenos que observamos en la naturaleza. Hasta finales del siglo pasado, algunos de los temas de estudio de la física estaban lógicamente relacionados con nuestros sentidos, como la óptica (visión), la acústica (oído) y la termodinámica (tacto). Otra fenomenonlogía asociada con la física es la del movimiento de los cuerpos, a cuyo entendimiento se dedica la mecánica, y que hasta hace poco tiempo incluía a la gravitación. Sin embargo, el estudio de los fenómenos eléctricos, magnéticos y, más recientemente, los nucleares y subnucleares, ha introducido el concepto de campo, que engloba todos estos tipos de influencia a distancia, o fuerzas, que ejercen entre si los diversos componentes de la materia. Entre estos componentes son especialmente importantes los átomos que, a su vez, están constituidos de los electrones y los núcleos. A principios de este siglo se descubrió que estos sistemas microscópicos no intercambian energía de manera continua sino en unidades discretas denominadas cuantos. Para comprender los mecanismos que rigen estos procesos fue entonces necesario el desarrollo de una nueva formulación denominada mecánica cuántica. Otro hallazgo sorprendente de la época fue darse cuenta (entre otras cosas) que la velocidad de la luz es un límite absoluto, lo que también requirió el desarrollo de nuevas herramientas, las teorías de la relatividad (especial y general).

La fenomenología más común de los núcleos atómicos se comprende a partir de suponer que estos están compuestos de protones y neutrones. Sin embargo, los físicos que estudian a las partículas elementales han descubierto otros constituyentes que, existiendo sólo por un tiempo corto, resultan necesarios para entender la estructura de la materia. En la actualidad se considera que algunas de estas partículas, incluyendo al protón y al neutrón, están compuestas por objetos aún mas fundamentales, denominados cuarcs, que junto con los leptones (que incluyen al electrón) constituyen lo “verdaderamente elemental”. Con este modelo, denominado estándar, se intenta dar, hasta ahora con bastante éxito, una visión unificada de la materia y de los campos, al considerar que estos últimos son transmitidos por otro conjunto de partículas, denominadas bosones intermediarios, que incluyen (por ejemplo) a la mínima cantidad de luz: el fotón.

A través del intercambio de esos emisarios de los diversos campos, los cuarcs se unen para formar los protones y neutrones que integran a los núcleos, y estos últimos se unen con los electrones para formar átomos. La interacción entre átomos propicia la formación de moléculas en “reacciones” que definen los límites de estudio entre la física y la química. Sin embargo, la física incursiona más allá de esta frontera al interesarse por las propiedades “físicas” (conducción eléctrica, capacidad calorífica, capacidad para transmitir y absorber luz y sonido, etc.), de los materiales que resultan de la unión de esas moléculas, formando sólidos y líquidos (la materia condensada) o gases. Aún más allá de las fronteras de la química, cuando la complejidad de las moléculas y sus reacciones adquiere el nombre de vida, la biofísica nos ayuda a entender ciertos procesos que son de gran importancia. Y, por supuesto, también hay físicos dedicados a inventar aparatos que ayudan, por ejemplo, a los médicos a mantener la vida, y a los ingenieros para hacérnosla más cómoda.

Volviendo a la materia inerte, el movimiento de nuestro planeta, el de los otros cuerpos del sistema solar, el de este último en la vía láctea, y así hasta considerar al universo en general, es tema de estudio de una clase especial de físicos, los astrofísicos. Una área relacionada es la cosmología, que trata de deducir el origen y la evolución del universo en base a observables astronómicas y a los conocimientos de física que hemos podido deducir en experimentos en la tierra. Así, de comparar la luz que nos llega de las estrellas con la que emiten los cuerpos incandescentes en laboratorios terrestres se ha establecido que la materia de que están hechos los astros más lejanos es la misma que encontramos en nuestro planeta. También, se ha logrando entender una buena parte de la mecánica celeste en base a las mismas fuerzas que conocemos en la tierra. En este proceso de inferencia científica, los cosmólogos han concluido que el universo se encuentra en una expansión que es consecuencia de una gran explosión ocurrida hace mucho tiempo. Durante este enigmático evento primordial la materia estaría en un estado de tan alta densidad y temperatura que los constituyentes más elementales (los cuarcs, los leptones y los bosones intermediarios) debieron encontrarse completamente desvinculados, es decir, aún no se formaban ni moléculas, ni átomos, ni núcleos. Así, resulta que para poder comprender lo que ocurría en esos instantes, cosmólogos y astrofísicos (quienes estudian los más grande) se unen con quien se encarga de lo más pequeño, los físicos de partículas, y los físicos nucleares para poder entender el origen del universo, mostrando que los temas de interés de la física abarcan todas las dimensiones imaginables.