La Física. Sus métodos.

La Física. Sus métodos.

Año mundial de la Física. Grupo de Interés especial GIENCIA.

Santiago Cárdenas Martín.

La Ciencia Física.

El hombre siempre ha querido saber por qué funciona el mundo. Desde sus más

remotos orígenes se ha preguntado por qué la naturaleza funciona de la forma en

que lo hace.

En un principio, la única manera natural de explicar el funcionamiento del Sol, la

Luna, las tormentas y tantos otros fenómenos físicos fue la de atribuir su control a

seres superiores. La explicación lógica de por qué el sol aparecía todos los días era

que había un Dios que lo hacía, o que el propio Sol era un Dios.

La Ciencia empezó cuando algunos hombres se pusieron a tomar nota de la

frecuencia con que se repetían ciertos sucesos y a detectar que ciertas causas

estaban siempre seguidas por determinados efectos, iniciando la búsqueda de leyes

que explicaran el funcionamiento del mundo.

Con el tiempo, la ciencia llamada Física fue tomando forma. Su labor,

fundamentalmente, es la de elaborar teorías que modelicen el comportamiento de la

naturaleza en sus elementos más fundamentales.

Por una parte, la Física investiga y formula leyes sobre el funcionamiento de lo más

pequeño que podamos imaginar; la Física de altas energías investiga el interior del

átomo y la más mínima esencia de la naturaleza, y la Física atómica investiga el

comportamiento de los átomos y las fuerzas fundamentales a las que están

sometidos. La Química investiga cómo esos átomos se unen en moléculas, algunas

tan complejas que son la base de la vida. En ese nivel, la Química se transforma en

Bioquímica, y la Física es relevada por la Biología.

Por otra parte, la Física toma el testigo de la Geología cuando se trata de estudiar el

comportamiento global de los planetas; la Astrofísica investiga la evolución y el

comportamiento interno de las estrellas y planetas, y la Cosmología se funde con

muchos conceptos de la Física de lo más pequeño para estudiar el funcionamiento

general del universo, su origen y su destino.

Los métodos de la Física

Existe un procedimiento general de investigación común a todas las ciencias

naturales y sociales (sin incluir las Matemáticas) conocido comúnmente como “El

Método Científico”, que consta de tres fases:

1. Observación de los fenómenos y experimentación.

2. Elaboración de teorías que expliquen los fenómenos observados.

3. Contrastación de las teorías y más experimentación.

Veamos en más detalle estas fases:

1. Observación de los fenómenos. En esta fase hay que diseñar metodologías que

nos permitan la observación repetida de los fenómenos que queremos estudiar,

de la forma más aislada posible. Para ello se suelen diseñar los experimentos

científicos, que han de tener la característica de ser consistentes y repetibles, es

decir, que puedan ser repetidos por otros experimentadores siguiendo su exacta

descripción y obteniendo similares resultados.

Pero no siempre se puede observar la naturaleza en el laboratorio; en

Astronomía y Cosmología casi nunca se pueden realizar experimentos, por lo

que es fundamental la observación repetida de fenómenos similares, en la que

hay que tomar nota sistemáticamente de todo lo que ocurre.

Un caso relevante de observación de la naturaleza fue el trabajo que realizó

Tycho Brahe en la toma de datos de las posiciones de los planetas en el

firmamento a lo largo de varios años, cuya detallada observación posibilitó que

más tarde Kepler elaborara su teoría del movimiento planetario.

2. Elaboración de teorías que expliquen los fenómenos observados. A partir de los

datos que sistemáticamente se han recogido, el científico elabora hipótesis que

expliquen los resultados. Dichas teorías han de ser consistentes con todos los

datos recogidos, y normalmente se elaboran para explicar resultados que no

concuerdan con las teorías previas.

A partir de los datos de Brahe, Kepler formuló las tres “leyes de Kepler”, que

establecen de forma precisa la relación matemática del movimiento de los

planetas alrededor del Sol.

A menudo, una teoría física solamente establece relaciones matemáticas entre

los datos recogidos, sin dar mayor explicación del porqué de dichas relaciones.

Es el caso de las leyes de Kepler, que aunque predicen de forma exacta en qué

posición determinada estará un planeta en un momento concreto, no dicen nada

de por qué se mueven siguiendo esas leyes.

En otros casos, las teorías sí nos hablan algo más del porqué de las cosas. Por

ejemplo, la ley de la gravedad de Newton -de la que se pueden deducir las leyes

de Kepler- nos dice que los planetas se mueven alrededor del sol porque existe

una fuerza llamada Gravedad que actúa entre todos los cuerpos del universo;

aunque cada nueva teoría, a pesar de aclarar algunas cosas, siempre dejará

nuevas preguntas en el aire. En el caso de la Gravedad, nos preguntamos ¿por

qué existe una fuerza de atracción entre dos cuerpos?.

3. Constrastación de la teoría. Sobre datos observados se elaboran nuevas teorías,

pero normalmente nadie se toma en serio una nueva teoría si no predice nuevos

resultados que puedan ser comprobados a posteriori.

La teoría de la relatividad general de Einstein explicaba toda una serie de

fenómenos que no cuadraban con la gravitación de Newton -como el

desplazamiento del perihelio de Mercurio, y no fue tomada totalmente en serio

hasta que algunas de sus nuevas predicciones fueron comprobadas. Las

mediciones de desviación de la luz en el eclipse de 1920 supusieron un fuerte

espaldarazo a dicha teoría.

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