TEMA 3 (II) LA FILOSOFÍA DE LA NATURALEZA

• EL UNIVERSO MECÁNICO.
  El cambio de paradigma científico, de la física teleológica y el modelo geocéntrico al modelo heliocéntrico tomó varios siglos y fue el resultado de un impulso común de científicos y matemáticos inconformistas y críticos. Aunque existen antecedentes poco documentados de la propuesta heliocéntrica (Aristarco de Samos, siglo III a.C.), los protagonistas son Nicolás Copérnico, Johannes Kepler, Galileo Galilei y Isaac Newton. Estos pensadores llevaron a cabo la Revolución Científica.
• El modelo heliocéntrico.
  • Nicolás Copérnico fue uno de los pensadores del Renacimiento que en el siglo XVI decidieron desempolvar las viejas ideas griegas condenadas al olvido de un  universo con el Sol en el centro y los planetas, incluía la Tierra, girando en torno suyo. Las características del modelo heliocéntrico son:
    • El Sol permanece estático y situado en el centro. Alrededor de él giran los planetas en órbitas circulares.
    • La Luna gira en torno a la Tierra en un período de veintiocho días.
    • El universo es cerrado y el límite exterior esta señalado por una esfera de estrellas fijas.
    • La Tierra experimenta tres movimientos: rotación alrededor de su eje, traslación alrededor del Sol y oscilación de su inclinación respecto del plano de la eclíptica.
• El desplazamiento de la Tierra de su posición central cambió la concepción general del mundo y el papel del ser humano, que ya no gozaría de una posición privilegiada.
• Las aportaciones de Kepler y Galileo.
  • Johannes Kepler fue teólogo y sacerdote, matemático y astrónomo teórico (era muy miope) y aportó la tres leyes del movimiento planetario, donde se describen las órbitas planetarias como elípticas, acabando así con el “hechizo de la circularidad” (la creencia prejuiciosa de que las órbitas planetarias son circulares), difundido por la física aristotélica y ptolemaica.
    • Las tres leyes establecen que:
      • Los planetas giran en torno al Sol en órbitas elípticas y no circulares.
      • El radio vector que une el Sol con el planeta barre áreas iguales en tiempos iguales.
      • La proporción que existe entre el cuadrado del tiempo que tarda un planeta en realizar un giro completo alrededor del Sol y el cubo de la distancia promedio al Sol es la misma para todos los planetas del sistema solar.
  • Galileo Galilei fue un matemático y astrónomo italiano. Sus avances en física y astronomía le costaron la condena de la Iglesia católica y su paso ante un tribunal de la Santa Inquisición. Tuvo que retractarse de sus ideas que contradecían los argumentos de la autoridad bíblica y la filosofía de Aristóteles.
    • Galileo desarrolló experimentalmente los argumentos de Nicolás Copérnico, sacerdote y astrónomo polaco que postuló el helicentrismo:
      • Desarrolló en ámbito de la experimentación.
      • Desarrolló el proceso de matematización de los fenómenos experimentales, perfeccionó el telescopio.
      • Evidenció los errores del geocentrismo de Aristóteles y Ptolomeo.

• La física de Newton.
  • Isaac Newton fue un físico y matemático ingles del siglo XVII, es considerado la figura clave con la que despunta la Revolución Científica de la era moderna. Aportó la descripción de la ley de la gravitación universal en física y astronomía y el cálculo infinitesimal en matemáticas. En 1687 publicó su obra “Principios matemáticos de filosofía natural”, su obra magna.
  • En esta obra se exponen las bases de la mecánica clásica o newtoniana a través de las tres leyes de la dinámica:
    • la ley de inercia.
    • La ley de fuerza.
    • La ley de acción y reacción.
  • A partir de estas tres leyes se formula una única ley, la ley de la gravitación universal, que gobierna todos los cuerpos del universo. De esta forma se comenzó a hablar de un sólo universo frente a los dos mundos (lunar y supralunar) que postulaba la física aristotélica.
  • La física newtoniana es el mejor ejemplo de paradigma científico que han seguido muchos científicos a lo largo de las décadas.

• Las claves del modelo mecanicista.
  • Las características de la imagen del universo que plantea la física newtoniana se resumen en los siguientes conceptos:
    • Mecanicismo: el universo está compuesto de corpúsculos de materia que se mueven según leyes determinadas que pueden ser expresadas matemáticamente. Rechaza las causas finales de Aristóteles.
    • Determinismo: Si todo fenómeno esta sujeto a leyes de causa y efecto, una vez conocido el fenómeno y sus causas, es posible conocer con precisión cualquier estado de cosas en el futuro.
    • Matematización: las matemáticas son el medio válido para conocer la naturaleza y se resta valor a todo fenómeno que no sea expresado de forma matemática.
    • Homogeneidad. La naturaleza se rige por leyes simples y uniformes, obedeciendo a causa y efectos.
    • Rechazo del antropocentrismo. En un esquema del universo donde la Tierra ya no es el centro, el ser humano jugará un papel accesorio en el mejor de los casos.

• COSMOVISIÓN CONTEMPORÁNEA.
  El desarrollo dela física newtoniana durante los siglos XVIII y XIX provocó un enorme avance en la física, pero como en todo avance, también se producen anomalías que llevan al cuestionamiento de lo científicamente admitido. De esta forma, comenzó a surgir un nuevo paradigma científico.
• La crisis de la mecánica clásica.
  • Entre esas anomalías se encuentran:
    • En termodinámica se comprobó que nunca se puede transformar íntegramente una cantidad determinada de energía térmica en energía mecánica. Esto llevó a la formulación del segundo principio de la termodinámica o principio de entropía, en el que se postula que el universo apunta hacia un desorden creciente e irreversible.
    • Los experimentos en óptica demostraron una gran contradicción en el comportamiento de la luz, ésta podía comportarse tanto como onda como corpúsculo.
    • Los experimentos en electromagnetismo demostraron que los campos magnéticos actúan en una dirección distinta a la línea recta. Todo esto contradecía los postulados de la mecánica clásica newtoniana.
  • Frente a estas líneas de investigación, se iniciaba una nueva revolución científica que derivaría en la teoría de la relatividad de Einstein y en la física cuántica.
• La teoría de la relatividad.
  • Albert Einstein presentó su teoría de la relatividad especial en 1905. Esta teoría se basa en dos premisas
    • El espacio y el tiempo son magnitudes relativas, es decir, su valor cambia en función del papel del observador y del agente que los experimenta.
    • La luz se propaga en el vacío a una velocidad constante e independientemente del estado en que se encuentra el objeto que la emite. Por ejemplo, si viajamos en un coche a 80 km/h y lanzamos una pelota a 20 Km/h, para nosotros la pelota viaja a 20 Km/h pero para un observador externo, lo hace a 100 Km/h. Sin embargo lo que es válido para estos objetos no lo es para la luz. Toda medición de la velocidad de la luz es constante a 299.793 Km/sg.
  • Estas premisas lleva a conclusiones que se oponen al sentido común, como por ejemplo que ha grandes velocidades cercanas a la de la luz, la masa del cuerpo aumenta, el tiempo se dilata y los objetos se acortan.
  • En la teoría general de la relatividad de 1916, Einstein afirmó que el campo gravitatorio puede deformar el tejido del espacio-tiempo volviéndolo curvo.

• La mecánica cuántica.
  • La historia de la teoría cuántica es la historia de un esfuerzo común por parte de muchos científicos. Tras el descubrimiento del físico alemán, Max Planck, de que la materia no emite energía de forma contínua, se determinó que estas emisiones de energía tenía forma de paquetes alternos denominados “cuantos”, abriéndose así el camino al estudio de las partículas elementales o subatómicas.
  • Usando los estudios de Planck, el físico danés, Niels Bohr, diseño un modelo atómico en el que se establecen órbitas definidas para los electrónes y la posibilidad de que estos salten de una órbita a ottra, emitiendo esn ese momento los cuantos de energía de Planck. Sus investigaciones dieron lugar a dos interesantes principios que describen el universo actual tanto subatómico como macrocósmico:
    • El principio de complementariedad de Niels Bohr afirma que los objetos cuántico (electrones, fotones, etc..) actúan en ocasiones como ondas y otras como partículas pero nunca simultáneamente en los dos estados, percibiendo por nuestra parte una forma u otra, según el método de observación que empleemos.
    • El principio de indeterminación de Werner Heisenberg establece que no es posible conocer la velocidad o la posición orbital de un electrón o cualquier otra partícula en movimiento, de forma que si observamos la velocidad, los registros de posición son absurdos en sus lectura y, viceversa, si observamos la posición, es imposible determinar la velocidad. Es como si la partícula “supiese” que es observada.
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• Teoría del caos y del Big Bang.
  • Dentro de las últimas investigaciones en el campo de la física actual cabe destacar dos teorías más que es fundamental conocer:
    • La teoría del caos.
      • Esta teoría fue propuesta por el matemático n
      • orteamericano Edward Lorenz y sostiene que pequeñísimas variaciones en las condiciones iniciales de un sistema físico pueden ocasionar enormes e impredecibles diferencias en el resultado que pueda producir ese sistema. Es el conocido “efecto mariposa”.
      • El científico ruso Ilya Prigogine fue aún más lejos al afirmar que la naturaleza, como sistema físico, es capaz de generar fenómenos completamente nuevos, incluso ajustados a leyes que otros fenómenos antes no seguían.
    • La teoría del Big Bang.
      • Esta teoría que el universo no es una realidad estática, sino que se encuentra en un proceso de expánsión (según demuestran el alejamiento de las galaxias, comprobado por el llamado “efecto Doppler”, y el ruido de fondo cósmico) del que deducimos que toda la materia y energía del universo estuvo condensada en un punto primigenio que “estalló”, dando lugar así al tejido del espacio-tiempo.
• Las claves del universo cuántico y relativista.
  • La cosmovisión contemporánea presenta una serie de rasgos concretos frente a su descripción del universo, la naturaleza y sus leyes físicas.
    • Fin de los conceptos clásicos. Conceptos absolutos como espacio y tiempo, tomados por separado, ya carecen de sentido, no sólo por su carácter relativo, sino porque ya se consideran como una sola unidad que puede alterarse, de esta forma, los científicos actuales hablan del “tejido espacio-tiempo”.
    • Fragmentación teórica: esta cosmovisión no cuenta con una teoría unitaria sino que tiene diferentes teorías en función del ámbito del universo que se estudia, por ejemplo, la teoría de la relatividad se ocupa del universo macrocósmico o astronómico, y la teoría cuántica se centra en el mundo subatómico de las partículas elementales. Aunque han coincidido en cuestiones puntuales, sin embargo en otros aspectos incluso de contradicen.
    • Principio de indeterminación: esta visión científica, debido a los postulados de la incertidumbre y el caos, es incapaz de predecir el futuro con precisión, siendo más probabilística que determinista.
    • Universo irreversible: para los nuevos científicos, todos los fenómenos del universo siguen un sentido y no existe una vuelta atrás tal como postula las leyes de entropía y del caos.
    • Rechazo de un conocimiento objetivo: no es posible un conocimiento objetivo al cien por cien dada la importancia que tienen los observadores de los fenómenos naturales.

Reconstrucción de un agujero negro. Los agujeros negros son objetos supermasivos de forma esférica cuya descomunal fuerza de gravedad atrapa todo lo que se pone a su alcance, incluida la luz (de ahí su nombre, ya que no emiten luz, sólo radiación X o gamma). Los objetos que quedan atrapados por el campo gravitatorio de un agujero negro se precipitan hacia su superficie pero se desconoce qué les puede ocurrir ya que en ese lugar parecen alterarse las leyes de la física. A ese lugar se le conoce como "umbral u horizonte de incertidumbre", también llamado "singularidad"

El efecto Doppler ha ayudado a demostrar la Teoría del Big Bnag

Representación de como un objeto masivo como el Sol o la Tierra pueden deformar el tejido espacio-tiempo

  

Vamos con un ejemplo de la locura cuántica. El film "Coherence". 

Emily y Kevin (Emily Baldoni y Maury Sterling) junto a un grupo de amigos celebran una fiesta en la casa de Mike (Nicholas Brendon) a la que también asiste la ex de Kevin, Laurie (Lauren Maher) quien tensará la relación de los dos primeros.

Todo parece ir bien cuando de pronto se produce un apagón tras ver pasar un cometa. Tal suceso afecta a todo el vecindario y a los aparatos celulares salvo una casa en la que parece ser, no ha sido afectada por el incidente. Cuando se acercan a investigar, descubren que es la "casa" de Mike.

Pronto empiezan a suceder cosas extrañas a su alrededor y llegan a la conclusión de que están interactuando con universos paralelos con sus respectivas fiestas.

El film está inspirado en la interpretación de otros mundos y los saltos cuánticos en la que distintos tipos de realidades interactúan entre sí.

¡Whou! ¡Demasiados misterios por esta noche! ¡Pero algo ocurre! Mientras volvemos a las instalaciones de Dharmaville con tantos planetas y tantas partículas girando en nuestra cabeza, un insólito haz de luz rompe la oscuridad de la noche. ¿Cuál será su misterioso origen?