1. 1. FILOSOFIA DE LA FISICARafael Mora17 Febrero 2013
2. 2. CONCEPTO DE FILOSOFA DE LAFSICA La filosofa de la fsica se refiere al conjunto dereflexiones filosficas sobre la interpretacin,epistemologa y principios rectores de las teorasfsicas y la naturaleza de la realidad. Tambin, se ocupa de sealar el destino de lascreencias que han regido la fsica as como delas consecuencias de las influencias de lareligin, sentido comn o filosofa sobre la cienciade la fsica. Por ejemplo, el estudio de los conceptos delespacio o el tiempo, o sobre el desarrollo de losmodelos cosmolgicos o sobre los modelos deltomo forman parte de su quehacer.
3. 3. FISICA DE ARISTTELES Distingue entre la materia (sujeto paciente de los cambios) y lafuerza (agente causante de los cambios) Son 4 causas, de las cuales la eficiente es la principal porquese la identifica con la fuerza. C. material C. formal C. eficiente: aquel que es el responsable de la substancia. Esdecir, aquel que pone en movimiento todo lo posible por hacerque se genere la sustancia. C. final Plantea 4 principios: Negacin del vaco (Hoy se acepta el vaco) Todo cambio tiene su causa eficiente (la incertidumbre plantealimites al determinismo) Hay cambio por contacto (la gravedad no necesita contacto paraejercer cambios) Existe un primer motor inmvil: toda la fsica aristotlica es unabsqueda de aquello que explica todo el movimiento pero que a su
4. 4. COSMOLOGA ARISTOTLICAModelo Geocntrico.El Mundo se divide en 2:sublunar que contiene alos 4 elementos; ysupralunar que estpoblado por el ter quees la quintaesencia. Elmovimiento perfecto esel circular.
5. 5. COSMOLOGA DE COPERNICO Empecemos planteando la teora de Nicols Coprnico que puederesumirse en los siguientes puntos: 1. El mundo tiene que ser esfrico 2. La Tierra tiene que ser esfrica 3. El movimiento de los cuerpos celestes es uniforme, circular y perpetuo 4. La Tierra se mueve en una rbita circular alrededor del centro que es elsol y tambin gira alrededor de su eje Por otra parte, la teora de Ptolomeo sostena que la tierra est en el centrodel universo y ste se halla limitado por la esfera de las estrellas fijas.Comparando estas dos teoras nos damos cuenta que son contradictorias,sin embargo, en la poca renacentista se crea con ms fuerza en lapostura Ptolemaica. Lo cual obligaba a quienes contemplaban la teoracopernicana como una posibilidad a sostener que dicha propuestacopernicana no pasaba de ser sino una hiptesis. Todo esto se haca parano entrar en contradiccin con lo que podemos llamar lo polticamentecorrecto. Qu hizo que la teora Ptolomeica fuera tan aceptada?Podemos aducir tres razones: 1. El sentido comn que nos obliga aceptar que la tierra es plana y que esel sol el que da vueltas alrededor suyo 2. La tcnica matemtica de los epiciclos que sugiere que el movimientoirregular de un planeta puede explicarse proponiendo ciclos sobre ciclos
6. 6. COSMOLOGA DE COPRNICO
7. 7. COPRNICO Vamos a darnos cuenta que ninguna de estas razones es suficiente. En primer lugar, podemos decir que el sentido comn es engaoso. Las cosas no son lo que parecen. Como cuando se sumerge un lpiz en un vaso, y uno ve que se corta. La sola visin nos invita a pensar en que el agua separa partes del lpiz. Pero sabemos que esto es solo una ilusin. En segundo lugar, la tcnica matemtica de los epiciclos hace demasiado complicada la teora. Ante ello podemos recurrir a la navaja de Ockham que nos dice que no debemos explicar con ms lo que podemos explicar con menos. Es decir, en nombre del principio de economa lingstica es mejor aceptar la explicacin ms sencilla que siempre es la ms verdadera lo cual inclina la balanza a favor de la teora copernicana. En tercer lugar, la concepcin religiosa de por s no tiene suficiente valor cientfico aunque s valor sistemtico y simblico. Sin embargo, los simbolismos religiosos no son necesarios a la
8. 8. TRES LEYES DE KEPLER Primeraley: Todos los planetas sedesplazan alrededor del Sol describiendorbitas elpticas. El Sol se encuentra enuno de los focos de la elipse. Segunda ley: el radio vector que une unplaneta y el Sol barre reas iguales entiempos iguales. Tercera Ley: los cuadrados de losperiodos de revolucin de los planetas (el
9. 9. 2DA LEY DE KEPLER
10. 10. FSICA DE NEWTON Se toma como punto de partida un universo constituido porcorpsculos extensos y por espacio vaco. Cada uno de estoscorpsculos tena la posibilidad de interactuar por contacto y tambina distancia, ejerciendo fuerzas gravitatorias proporcionales a su masae instantneamente sobre los dems. En los Principia mathematica de Filosofa Natural de I. Newton sedescribe cmo las fuerzas producen movimiento: La ley de inercia (primera ley) por la cual un cuerpo se mantiene en suestado de movimiento si no actan fuerzas sobre el mismo. La proporcionalidad entre la intensidad de la fuerza y la aceleracin(segunda ley). El principio de accin y reaccin (tercera ley), por el que la fuerza queejerce un cuerpo sobre un segundo cuerpo es igual y de sentidocontrario al que ejerce el segundo sobre el primero. La visin newtoniana del universo se completaba con la ley de lagravitacin universal que describe la naturaleza de las fuerzasgravitatorias asociadas con los corpsculos materiales. En esa teoradichas fuerzas son siempre fuerzas atractivas y centrales, es decir,actan segn la recta que determinan sus respectivos centros.Newton estableci la variacin cuantitativa de esta fuerza: resultabaser directamente proporcional al producto de sus masas, e
11. 11. LEY DE GRAVITACIN UNIVERSAL Los cuerpos ubicados en la cercana de la superficie terrestreestn sometidos a una fuerza denominada peso, debido a laatraccin de la Tierra. Newton observa que en su anlisis laaceleracin con que la Tierra atrae a todos los cuerposprximos a su superficie deba ser la misma que obliga a laluna a moverse alrededor de la Tierra y a los planetasalrededor del Sol Newton concluy correctamente que los planetas giranalrededor del Sol por la misma razn que la luna giraalrededor de la Tierra. Pens que debe existir unaaceleracin centrpeta por tanto una fuerza resultante hacia elcentro de giro: la gravedad. La gravedad es una de las fuerzas fundamentales o bsicasde la naturaleza como podemos notar: 1) La fuerza electrodbil: la fuerza de friccin. Fuerzaselctricas, magnticas, electromagnticas y la nuclear dbil 2) La fuerza nuclear fuerte: Tiene lugar entre partculas
12. 12. LEY DE GRAVITACINUNIVERSAL F= G m m2 (r) La fuerza de atraccin gravitatoria entre 2 cuerpos cualesquiera del universo es directamente proporcional al producto de sus masas einversamente proporcional al cuadrado de la
13. 13. POR QU LA LUNA NO CAE HACIA LA TIERRA Y LACHOCA? Hay dos razones que explican esto. Creemos desde laperspectiva de la Tierra que como todas las cosas caenla Luna tambin debera caer. Pero desde la perspectivade la Luna en donde tambin hay gravedad, la Tierradebera caer sobre ella. Entonces, debido a que desdeambas partes se ejerce una fuerza podemos decir queesta se termina anulando generando que la Luna siga enrbita alrededor de la Tierra. Otra razn viene dada por lo que denomina El canorbital de Newton. Si lanzamos una piedra sabemosque caer a los pocos metros. Pero si la lanzamos conuna fuerza considerable sabemos que como la Tierra noes plana sino redonda debera esta piedra regresar pordetrs del punto en que la expuls. De la misma manerala Luna fue en un momento como una especie de
14. 14. FILOSOFA DEL TIEMPO: NEWTON VSLEIBNIZ En la fsica iniciada por Newton, el tiempo cumple el papel de ubicar y ordenar los sucesos de manera fija, como si el Universo fuese una larga pelcula de video en donde los acontecimientos nunca pueden ser alterados. En lo que respecta a cuestiones ms metafsicas, Newton seala que si el espacio y el tiempo son infinitos, eternos, omniscientes, tal como los atributos de Dios, cabra considerar que, de hecho, el espacio y el tiempo no son nada menos que los sentidos de Dios. Si el tiempo es homogneo, quiere decir que cualquier parte que tomemos de l, debe ser exactamente igual a cualquier otra de la misma duracin. Entonces, el tiempo no podra haber tenido origen ni fin, ya que esos lmites romperan con la naturaleza homognea del tiempo. El tiempo debi existir desde siempre y por siempre, independientemente de cundo Dios decidiese crear al Universo (entendamos Universo por materia, en este caso); lo mismo sucede con el espacio. El tiempo absoluto, entonces, se extiende desde el infinito hasta el
15. 15. FILOSOFA DEL TIEMPO: NEWTON VSLEIBNIZ Para Leibniz el tiempo no es independiente de las cosasmateriales, sino todo lo contrario: sin materia no hay sucesos, sinsucesos no hay tiempo l defini al tiempo como las relaciones de los sucesos: sinacontecimientos fsicos, no tendra sentido afirmar que el tiempofluye. A su vez, los acontecimientos necesitan de las substanciasmateriales para tener lugar. En consecuencia, el tiempo esrelacional: se relaciona totalmente con la materia y depende deella; si sta no existiese, entonces no tendra sentido hablar detiempo. El tiempo queda as definido como una abstraccinmental, como algo ideal, aunque sean reales las relaciones queproducen esa construccin mental Sin embargo, el tiempo no es el orden de sucesos cualesquiera,sino de los medidos localmente desde un marco de referencia. S,Leibniz introduce la nocin del marco de referencia que hace quecada observador tenga una lnea de tiempo propia, y ya no hay untic-tac-tic-tac vlido para todo el Universo, sino que cadaobservador puede medir un orden de sucesos, con distintas
16. 16. TEORA DE LA RELATIVIDAD Propuesta por Albert Einstein Los principales puntos de la propuesta relativistas son los siguientes: Las mismas leyes de la electrodinnica y de la ptica resultan vlidas paratodos los sistemas de referencia en los que se aplican las ecuaciones de lamecnica. La luz siempre se propaga en el espacio vaco a una velocidad determinada,que es independiente del estado de movimiento del cuerpo emisor. (Es decir, apesar de que la velocidad relativa de dos mviles en movimientos depende desus velocidades, en el caso de los mviles que tengan la velocidad de la luzeso no se cumple) Otras consecuencias son: La duracin de un fenmeno sobre un cuerpo en movimiento es mayor que suduracin sobre un cuerpo en reposo Dos fenmenos simultneos con respecto a un observador pueden no serlo conrespecto a otro (Paradoja de los hermanos gemelos) La longitud de una regla se reduce en la direccin de su movimiento La masa de un cuerpo aumenta junto con su velocidad; Mf= .Mo . 1 (v/c) La masa equivale a una cantidad de energa determinada (E=mc)
17. 17. MECNICA CUNTICA Propuesta por Max Planck. Es parte de la fsica del micromundo que estudia elmovimiento de sus objetos Cuanto es el trmino acuado por Planck para solucionarel problema del cuerpo negro Para Planck la energa no se emite ni se absorbe en formade radiacin de la materia con continuidad sino de acuerdocon mltiplos enteros de determinada cantidad E=hv, h=cte de Planck, v=frecuencia de onda de laradiacin Einstein confirmara la teora de Planck con el estudio delefecto fotoelctrico. Esta investigacin se anexaria con los estudios sobre laestructura del tomo.
18. 18. MECNICA CUNTICA As, Niels Bohr siguiendo a Rutherford y Planck, introdujo lossiguientes postulados 1) la fuerza de atraccin entre el protn y el electrn en elhidrgeno debe ser igual a la fuerza centrfuga que desarrolla elelectrn, al girar alrededor del ncleo 2) El electrn se encuentra a una distancia del ncleodeterminada por su impulso multiplicado por la longitud de sutrayectoria, siendo igual a un mltiplo entero de la constante dePlanck mv(2r)=nh 3) Mientras que el electrn gira en su propia rbita no pierde nigana energa, debido a que las rbitas son espacios de energaconstante denominados niveles estacionarios o niveles deenerga 4) Cuando un electrn pasa de un nivel inferior a uno superiorabsorbe energa y cuando desciende emite energa (Cuantum) Sommerfeld modific la teora de Bohr afirmando que loselectrones no solo podran girar en orbitas circulares, sino
19. 19. MODELO ATMICO BOHR-SOMMERFELD
20. 20. MECNICA CUNTICA (Resulta interesante percatarse que la estructura delmicromundo guarde relacin muy semejante con la delmacromundo. Un tomo tiene casi la forma de un sistema solar.) Los electrones se manifestaban una veces como ondas y otrascomo corpsculos. Se haban formulado dos interpretacionesmecnicas de la materia, la fsica corpuscular de Heisenberg y lamecnica ondulatoria de Schrdinger. Estas parecan excluirseen virtud del principio de no contradiccin. Pero en vez de excluirse estas investigaciones llegaron aconclusiones vlidas. Por ello pudo imaginar De Broglie (1924) alelectrn como un corpsculo-onda. Siendo as la identidad delas partculas ya no puede afirmarse y rompe el principio deidentidad. As como toda inda electromagntica le correspondeun corpsculo, sucede a la inversa que a toda partcula, con unamasa m en reposo y una velocidad v le corresponde una ondade longitud L=h/mv. Esto se llama el principio decorrespondencia. Un nuevo principio asoma y se llama el principio decomplementariedad formulado por Niels Bohr: la realidad no esuna cosa que en algunos casos se comporte como si fuera otra,o una tercera cosa que toma uno u otro aspecto, sino que se nos
21. 21. HEISENBERG En 1927 Heisenberg afirm que es imposible conocer la posicin yla velocidad del electrn. Sostena que al determinarexperimentalmente su posicin exacta, su movimiento eraperturbado por el mismo experimento, y por tanto, no es posiblehallar su velocidad exacta; y cuando se hallaba su velocidad, no eraposible determinar su posicin. Segn este principio deincertidumbre, no se puede describir la trayectoria exacta delelectrn, por lo que solo debemos conformarnos con tener una ideade la Reempe (Regin espacio-energtica de manifestacinprobabilstica electrnica). Esta puede ser definida como la regindel espacio que rodea al ncleo, donde es mayor la probabilidadque se encuentren los electrones, sin describir rbitas definidas,pero ocupando diferentes niveles de energa. La teora atmicamoderna describe la posicin probable y el movimiento del electrnpor medio de cuatro parmetros denominados nmeros cunticos A) principal: se relaciona con el radio de la nube electrnica y tienelos valores (1,2, 3, 4, 5,6, 7) B) azimutal: se relaciona con la forma del orbital s, p, d, f C) magntico: se relaciona con la orientacin del orbital D) rotacional (spin): rotacin del electrn sobre su propio eje
22. 22. BIBLIOGRAFA MARAVALL, J. Teora del Saber histrico LOPEZ QUIONEZ, J. Pensamiento, memoria ymecnica cuntica REALE, G y ANTISERI, D. Historia del pensamientofilosfico y cientfico. ASMAT, J. y BROCCA, M. et al. Fsica bsica. HAWKING, S. Historia del Tiempo RUSSELL, B. El conocimiento humano La perspectiva cientfica NAVARRO, J. y CALVO, T. Historia de la Flosofa. KOYR, A. Pensar la ciencia