Hoy se considera que la información es la gran base sobre la cual se construye el enorme edificio del conocimiento humano, y que es este último, más que la primera, el que realmente es capaz de transformar al mundo. Es cierto que hoy se “estudia” para obtener un certificado, pero esa no es la finalidad propia de la educación, sobre todo de la educación autodidacta. Estudiar debería de ser una actividad que proporcione maduración (intelectual y afectiva) a las personas de cualquier edad y no debería de convertirse en un simple trámite social. Yo soy amigo de pensar que no se necesita documento alguno para poder ver el mundo con ojos de científico.
La física es una rama del conocimiento que no tiene nada que ver con la filosofía, pero no por eso es menos profunda. La ciencia estimulará en usted su sentido de lo bello, así como su inteligencia racional. Si alguna vez se ha preguntado por qué el cielo es azul, cómo las ondas de radio viajan por el espacio vacío, o cómo un satélite permanece en órbita, encontrará las respuestas en la física básica. Sobre todo, apreciará la física como un logro sobresaliente del intelecto humano en su afán por entender nuestro mundo y a la humanidad misma.
La física como ciencia.
Todos debemos darnos cuenta en el hecho de que hablar de ciencia es hablar de matemáticas, y que resulta imposible tratar de estudiar física de una manera formal sin conocimiento de éstas. Las leyes del universo están escritas en un lenguaje matemático, así que por el momento lo más recomendable es que el lector (usted) posea conocimientos básicos de Calculo Diferencial e Integral (pasando por álgebra, geometría, trigonometría y geometría analítica). Entre más fundamentados tengas estos conocimientos matemáticos, mayor será el éxito que tendrás en la física.
La física es la rama del conocimiento y la experimentación que se ocupa del mundo inanimado y sus fenómenos, constituyendo una de las ciencias más fundamentales. Los científicos de todas las disciplinas utilizan las ideas de la física, como los químicos que estudian la estructura de las moléculas, los paleontólogos que intentan reconstruir la forma de andar de los dinosaurios, y los climatólogos que estudian como las actividades humanas afectan a la atmósfera y los océanos. Asimismo, la física es la base de toda la ingeniería y la tecnología. Ningún ingeniero podría diseñar un televisor de pantalla plana, una nave espacial interplanetaria ni incluso una mejor trampa para ratones, sin antes haber comprendido las leyes básicas de la física.
El estudio de la física es también una aventura. Usted la encontrará desafiante, a veces frustrante y en ocasiones dolorosa; sin embargo, con frecuencia le brindará abundantes beneficios y satisfacciones.
La ciencia se diferencia de otros campos del saber en el método que utilizan los científicos par adquirir conocimientos y en el significado especial de estos conocimientos. Los conocimientos científicos se pueden usar para explicar fenómenos naturales y, a veces, para predecir acontecimientos futuros.
Los antiguos griegos desarrollaron algunos métodos potentes para la adquisición de conocimientos, especialmente en matemáticas. La estrategia de los griegos consistía en empezar con algunas suposiciones o premisas básicas. Entonces, mediante el método denominado razonamiento deductivo debían alcanzarse por lógica algunas conclusiones. Por ejemplo, si a = b y b = c, entonces a = c. Sin embargo, la deducción por sí sola no es suficiente para la adquisición de conocimientos científicos. El filósofo griego Aristóteles supuso cuatro sustancias fundamentales: aire, tierra, agua y fuego. Todas las demás sustancias creía que estaban formadas por combinaciones de estos cuatro elementos. Los químicos de hace varios siglos (más conocidos como alquimistas) intentaron sin éxito aplicar la idea de los cuatro elementos para transformar plomo en oro. Su fracaso se debió a varias razones, entre ellas la falsedad de la suposición de los cuatro elementos.
El método científico es joven, se originó en el siglo XVII con personas como Galileo, Francis Bacon, Robert Boyle e Isaac Newton. La clave del método es que no se hacen suposiciones iniciales, sino que se llevan a cabo observaciones minuciosas de los fenómenos naturales. Cuando se han hecho observaciones suficientes como para que comience a emerger un patrón de comportamiento, se formula una generalización o ley natural que describa el fenómeno. Las leyes naturales son proposiciones concisas, frecuentemente en forma matemática, acerca del comportamiento de la naturaleza. El proceso de observaciones que conducen a una proposición de carácter general o ley natural recibe el nombre derazonamiento inductivo. Por ejemplo, en los comienzos del siglo XVI el astrónomo polaco Nicolás Copérnico, basándose en un estudio cuidadoso de las observaciones astronómicas, concluyó que el planeta se mueve al rededor del Sol según una órbita circular, aunque en esa época se enseñaba, sin ninguna prueba científica, que el Sol y los otros cuerpos celestes giraban al rededor de la Tierra. Podemos considerar la proposición de Copérnico como una generalización o ley natural. Otro ejemplo de ley natural es la desintegración radiactiva que establece el tiempo que tardará una sustancia radiactiva en perder su actividad.
El éxito de una ley natural depende de su capacidad para explicar las observaciones y predecir nuevos fenómenos. El trabajo de Copérnico alcanzó un gran éxito porque Copérnico fue capaz de predecir las posiciones futuras de los planetas con más precisión que sus contemporáneos. Sin embargo, no debemos considerar una ley natural como una verdad absoluta. Futuros experimentos pueden obligarnos a modificar la ley. Medio siglo después, Johannes Kepler mejoró las ideas de Copérnico mostrando que los planetas no describen órbitas circulares sino elípticas. Para verificar una ley natural el científico diseñaexperimentos, para ver si las conclusiones que se deducen de la ley natural concuerdan con los resultados experimentales.
Una hipótesis es un intento de explicación de una ley natural. Si la hipótesis es consistente con las pruebas experimentales, entonces se le llama teoría. Sin embargo, podemos utilizar este término en un sentido más amplio. Una teoría es un modelo o una manera de examinar la naturaleza que puede utilizarse para explicar los fenómenos naturales y hacer predicciones sobre los mismos. Cuando se proponen teorías diferentes o contradictorias, se elige generalmente la que proporciona las mejores predicciones. También se prefiere la teoría que requiere el menor número de suposiciones, es decir, la teoría mas simple. Cuando pasa el tiempo y se acumulan nuevas evidencias experimentales, la mayor parte de las teorías científicas se modifican y algunas se desechan.
El método científico es la combinación de observaciones y experimentos junto con la formulación de leyes, hipótesis y teorías. El método científico se ilustra mediante el siguiente diagrama.
A veces los científicos desarrollan un patrón de pensamiento en su campo del saber, conocido como paradigma, cuyo éxito es grande al principio, pero después no lo es tanto. Puede ser necesario un nuevo paradigma. De alguna manera, el método que denominamos método científico es también un paradigma, y hay quienes piensan que debe ser cambiado. Es decir, las distintas actividades de los científicos modernos son más complejas que la simple descripción del método científico aquí descrito. En cualquier caso, debes saber que el éxito científico no es una serie de procedimientos semejantes a los de un libro de cocina.
Otro factor en el descubrimiento científico son los “accidentes”. Por ejemplo, en 1839, el inventor americano Charles Goodyear estaba investigando un tratamiento para el caucho natural que lo hiciese menos frágil en frío y menos pegajoso en caliente. En el transcurso de su trabajo, derramo por accidente una mezcla de caucho y azufre sobre una placa caliente y descubrió que el producto resultante tenía exactamente las propiedades que estaba buscando. Otros descubrimientos casuales han sido los rayos X, la radiactividad y la penicilina. Por tanto, científicos e inventores necesitan estar siempre alerta ante las observaciones inesperadas. Quizá nadie ha sido mas consiente que Louis Pasteur, que escribió “La casualidad favorece a la mente preparada”.
La breve explicación de lo que es el método científico decidí incluirla en el blog ya que muchas personas usan la palabra “teoría” sin saber que implica realmente. Así que cuando escuches a pseudocientíficos con tendencias amarillistas y sensacionalistas decir por ejemplo: “hay teorías que dicen como la realidad que percibimos no es sino solo una ilusión, y que en verdad todo lo que conoces no existe”, debes saber que se trata de una persona que no tiene idea de lo que es una teoría. Otra falacia se da cuando alguien trata de refutar algo diciendo: “esa idea es solo una teoría, así que no esta comprobada”.
Decir que una idea es una teoría no implica que se trate de una divagación o de un concepto no comprobado. Más bien es todo lo contrario, una teoría es una explicación de fenómenos naturales basada en observaciones y en los principios fundamentales aceptados. Un ejemplo es la bien establecida teoría de la evolución biológica, que es el resultado de extensas investigaciones y observaciones de varias generaciones de biólogos.
