La historia de la física

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"Si he visto más lejos, es sólo de pie sobre los hombros de gigantes". - Isaac Newton . [ 1 ]

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Física (del griego : φύσις physis " naturaleza ") es una rama de la ciencia que se desarrolló a partir de la filosofía , y fue referido así como la filosofía natural hasta finales del siglo 19 - un término que describe un campo de estudio en cuestión con "las obras de la naturaleza ". En la actualidad, la física se define tradicionalmente como el estudio de la materia , la energía , y la relación entre ellos. La física es, en cierto sentido, la ciencia más antigua y más básico puro, sus descubrimientos encontrar aplicaciones en las ciencias de la naturaleza , ya que la materia y la energía son los constituyentes básicos del mundo natural. Las otras ciencias en general son más limitadas en su alcance y se puede considerar ramas que se han separado de la física para convertirse en ciencias en su propio derecho. Hoy en día la física se puede dividir libremente en la física clásica y la física moderna .

Contenido

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1 Historia temprana

o 1.1 Antigua Grecia

o 1,2 científicos musulmanes

o 1,3 años medievales

o 1,4 India y China

2 Revolución Científica

o 2,1 Nicolaus Copernicus

o 2,2 Galileo Galilei

o 2.3 René Descartes

o 2,4 Sir Isaac Newton

o 2.5 Otros logros

2.5.1 Los primeros termodinámica

3 acontecimientos del siglo 18

o 3.1 Mecánica

o 3.2 Termodinámica

4 Los avances en la electricidad, el magnetismo, y la termodinámica

o 4.1 Leyes de la termodinámica

o 4.2 James Clerk Maxwell

5 El nacimiento de la física moderna

o 5,1 experimentos de radiación

o 5,2 teoría de Albert Einstein de la relatividad

5.2.1 La relatividad especial

5.2.2 La relatividad general

o 5.3 La mecánica cuántica

6 Física Contemporánea y de Partículas

o 6.1 Modelo Estándar

o 6,2 Cosmología

o 6,3 bosón de Higgs

7 Las ciencias físicas

8 Cronología de importantes publicaciones de la física

9 físicos influyentes

10 Véase también

11 Notas

12 Referencias

13 lecturas

[ editar ]Historia temprana

Más información: Historia de la astronomía

Elementos de qué se convirtió en la física fueron extraídas principalmente de los campos de la astronomía , la óptica y la mecánica , que se unieron metodológicamente a través del estudio de la geometría . Estas disciplinas matemáticas comenzó en la Antigüedad con la babilonios y conhelenísticos escritores como Arquímedes y Ptolomeo . Mientras tanto, la filosofía , entre lo que se llamó "la física" , centrada en esquemas explicativos (en lugar de descriptivo), en su mayoría desarrollados en torno a la aristotélica idea de los cuatro tipos de "causas" .

[ editar ]Grecia Antigua

La evolución hacia una comprensión racional de la naturaleza comenzó por lo menos desde el período arcaico en Grecia (650 a 480 aC) con losfilósofos presocráticos . El filósofo Thales (7 º y 6 siglos antes de Cristo), considerado "el padre de la ciencia", por negarse a aceptar varias explicaciones sobrenaturales, religiosas o mitológicas de naturales fenómenos , proclamó que todo acontecimiento tiene una causa natural. [ 2 ] Thales también hizo avances en 580 aC por lo que sugiere que el agua es el elemento básico, experimentando con imanes y la atracción a frotar ámbar , y la formulación de la primera cosmologías . Anaximandro , famoso por su proto-teoría evolutiva, disputó las ideas de Thales y propuso que en lugar de agua, una sustancia llamó apeiron era la piedra angular de toda la materia. Heráclito (alrededor de 500 aC) propuso que la única ley básica que rige el universo era el director de cambio y que nada queda en el mismo estado de forma indefinida. Esta observación le hizo uno de los primeros estudiosos de la física antiguos para abordar el papel del tiempo en el universo, uno de los conceptos más importantes, incluso en la historia moderna de la física.El físico primeros Leucipo (primera mitad del siglo quinto antes de Cristo) firmemente se opuso a la idea de la intervención divina directa en el universo, en vez proponiendo que los fenómenos naturales tenían una causa natural. Leucipo y su discípulo Demócrito , fueron los primeros en desarrollar la teoría del atomismo - la idea de que todo está compuesto enteramente de incorruptible varias, elementos indivisibles llamadas átomos .

Aristóteles (384 - 322 aC)

Durante la época clásica de Grecia (6 ª, 5 ª y 4 ª siglos antes de Cristo) y en la época helenística , la filosofía natural poco a poco se convirtió en un campo emocionante y polémica de estudio. Aristóteles ( griego :Ἀριστοτέλης , Aristoteles ) (384 - 322 aC), un estudiante de Platón , promovió el concepto de que la observación de los fenómenos físicos en última instancia podría llevar al descubrimiento de las leyes naturales que gobiernan ellos. Escritos de Aristóteles cubrir Él escribió la primera obra que se refiere a esta línea de estudio como "Física" ( Física de Aristóteles ). Aristóteles trató de explicar ideas como movimiento (y gravedad ) con la teoría de loscuatro elementos . Aristóteles creía que toda la materia estaba formada por éter, o alguna combinación de cuatro elementos: tierra, agua, aire y fuego. Según Aristóteles, estos cuatro elementos terrestres son capaces de inter-transformación y avanzar hacia su lugar natural, por lo que una piedra cae hacia abajo, hacia el centro del cosmos, pero las llamas suben hacia arriba, hacia la circunferencia. Con el tiempo, la física aristotélica se hizo enormemente popular durante muchos siglos en Europa, informando a los avances científicos y académicos de las Edad Media . Seguía siendo el paradigma científico predominante en Europa hasta la época de Galileo Galilei y Newton Isaac .

Temprano en la Grecia clásica, que la tierra es una esfera ("round"), era conocido por todos en general, y alrededor de 240 aC, Eratóstenes (276 a 194 aC) estimar con precisión su circunferencia. A diferencia de los puntos de vista geocéntrico de Aristóteles, Aristarco de Samos ( griego : Ἀρίσταρχος .., c 310 - c 230 aC) presentó un argumento explícito para un modelo heliocéntrico del Sistema Solar , colocando el dom , no la Tierra , en el centro. Seleuco de Seleucia , un seguidor de la teoría heliocéntrica de Aristarco, afirmó que la Tierra giraba alrededor de su propio eje, que a su vez giraba alrededor del sol. A pesar de los argumentos que utilizó fueron perdidos, Plutarco afirma que Seleuco fue el primero en probar el sistema heliocéntrico a través del razonamiento.

Matemático griego Arquímedes , famoso por sus ideas sobre la mecánica de fluidos y flotabilidad

En la 3 ª siglo aC, el matemático griego Arquímedes de Siracusa ( griego : Ἀρχιμήδης (287 - 212 aC) - generalmente considerado como el más grande matemático de la antigüedad y uno de los más grandes de todos los tiempos - sentó las bases de la hidrostática , estática y calculados las matemáticas subyacentes de la palanca . un destacado científico de la antigüedad clásica, Arquímedes también desarrollaron elaborados sistemas de poleas para mover grandes objetos con un mínimo de esfuerzo. El tornillo de Arquímedes hydroengineering sustenta moderno, y sus máquinas de guerra ayudó a contener a los ejércitos de Roma en la Primera Guerra Púnica . Arquímedes incluso destrozó los argumentos de Aristóteles y de su metafísica, señalando que era imposible separar las matemáticas y la naturaleza y lo demostró mediante la conversión de las teorías matemáticas en inventos prácticos. Además, en su obra Sobre los cuerpos flotantes , alrededor de 250 aC, Arquímedes desarrolló la ley de la flotabilidad , también conocido como el Principio de Arquímedes . En matemáticas, Arquímedes utilizó el método de agotamiento para calcular el área bajo el arco de unaparábola con la suma de una serie infinita, y dio un notable aproximación exacta de pi . También definió la espiral que lleva su nombre , fórmulas para los volúmenes de las superficies de revolución y un ingenioso sistema para expresar números muy grandes. También desarrolló los principios de los estados de equilibrio y centros de gravedad , ideas que podrían influir en la Los eruditos islámicos, Galileo y Newton.

Hiparco (190 - 120 aC), centrada en la astronomía y las matemáticas, que se utiliza sofisticadas técnicas geométricas para trazar el movimiento de las estrellas y los planetas, incluso la predicción de las veces que los eclipses solares que sucedería. Además, añadió el cálculo de la distancia del Sol y la Luna de la Tierra, basada en sus mejoras a los instrumentos de observación utilizados en ese momento. Otro de los más famosos de los primeros físicos fue Ptolomeo (90 - 168 DC), una de las principales mentes durante la época del Imperio Romano . Ptolomeo fue el autor de varios tratados científicos, al menos tres de los cuales eran de importancia permanente para la ciencia islámica posterior y europeo. El primero es el tratado astronómico conocido ahora como el Almagesto (en griego, Ἡ Μεγάλη Σύνταξις, "El Gran Tratado", originalmente Μαθηματικὴ Σύνταξις, "Tratado Matemático"). La segunda es la Geografía , que es un debate a fondo sobre el conocimiento geográfico del mundo greco-romano .

Gran parte del conocimiento acumulado por el mundo antiguo había perdido. Incluso de las obras de los pensadores más conocidos, algunos fragmentos sobrevivieron. Aunque escribió por lo menos catorce libros, casi nada de Hiparco trabajo directo 'sobrevivido. De los 150 reputadosaristotélicas obras, sólo el 30 por existir, y algunos de ellos son "poco más que notas de la conferencia".

[ editar ]Los científicos musulmanes

Ibn al-Haytham (Alhazen), 965-1039, Basora

Artículo principal: Ciencia en el mundo islámico medieval y Lista de científicos musulmanes

Durante el período de tiempo conocido como la Edad de las Tinieblas (quinta-decimoquinto siglo), el progreso científico se produjo en gran parte del mundo musulmán. La investigación científica de los científicos islámicos a menudo se pasa por alto debido al conflicto de las Cruzadas y "es posible, también, que muchos estudiosos del Renacimiento más tarde restó importancia o incluso disfrazado su relación con el Medio Oriente, tanto por razones políticas y religiosas ".[ 3 ] Los islámicos abasíes califas reunido muchas obras clásicas de la antigüedad y las había traducido al árabe en la Casa de la Sabiduría en Bagdad , Irak .filósofos islámicos como Al-Kindi (Alkindus), Al-Farabi (Alpharabius) y Averroes (Ibn Rushd) reinterpretado el pensamiento griego en el contexto de su religión. Ibn Sina (980 - 1037), conocido por el nombre latino de Avicena, fue un investigador médico de Bukhara , Uzbekistán responsable de importantes contribuciones a las disciplinas de la física, la óptica, la filosofía y la medicina . Él es el más famoso por escribir Canon de la medicina , un texto que se utiliza para enseñar a estudiantes de medicina en Europa hasta el 1600.

El califato abasí en su apogeo, en el año 830 dC

Contribuciones importantes fueron hechas por Ibn al-Haytham (965 - 1040), un matemático de Basora, Iraq considerado uno de los fundadores de la moderna óptica . Ptolomeo y Aristóteles, la teoría de que la luz brillaba ya sea desde el ojo para iluminar los objetos o que la luz emanaba de

los objetos mismos, mientras que al-Haytham (conocido por el nombre latino Alhazen) sugirió que la luz viaja a la vista en los rayos de diferentes puntos de un objeto. Las obras de Ibn al-Haytham y Abu Rayhan Biruni eventualmente pasó a Europa occidental , donde fueron estudiados por los eruditos como Roger Bacon y Witelo. [ 4 ] [ 5 ] Omar Khayyam (1048-1131), un científico persa, calcula el La longitud de un año solar a 10 cifras decimales y era sólo por una fracción de un segundo, en comparación con nuestros cálculos días modernos. Él lo utilizó para componer un calendario considerado más preciso que elcalendario gregoriano que llegó 500 años después. Ha sido clasificado como uno de los primeros grandes comunicadores del mundo la ciencia - se dice que han convencido a un sufí . teólogo que el mundo gira sobre un eje Muhammad ibn Jabir al- Ḥ arr ā n ī Albatenio (858-929), de Harran , Turquía , seguir desarrollando la trigonometría (primero conceptualizado en la antigua Grecia) como una rama independiente de las matemáticas, el desarrollo de relaciones, tales como tanθ = sinθ / cosθ. Su motor era obtener la capacidad de localizar Meca desde cualquier punto geográfico determinado - ayudar en los rituales musulmanes, como el entierro y la oración, que requieren los participantes para hacer frente a la santa ciudad, así como hacer la peregrinación a La Meca (conocido como el hajj ) .

Una página de al-KhwarizmiAlgebra

Por otra parte, Nasir al-Din al-Tusi (1201-1274), astrónomo y matemático de Bagdad, el autor de la Tesorería de la Astronomía , una mesa muy precisa de los movimientos planetarios que reformar el actual modelo planetario de Ptolomeo astrónomo romano, describiendo una circular uniforme movimiento de todos los planetas en sus órbitas. Este trabajo llevó al descubrimiento después, por uno de sus alumnos, que los planetas en realidad tienen una órbita elíptica.Copérnico más tarde se inspiró mucho en la obra de al-Din al-Tusi y sus estudiantes, pero sin acuse de recibo. [ 3 ] La gradual saltando lejos del sistema ptolemaico allanó el camino para la idea revolucionaria de que la Tierra orbitaba en realidad el Sol ( heliocentrismo ) . Jabir ibn Hayyan (721 - 815) fue unquímico y alquimista de Irán que, en su búsqueda de hacer oro con otros metales, descubrió los ácidos fuertes como el sulfúrico , clorhídrico y nítrico . Fue el primero en identificar también la única sustancia que puede disolver el oro - aqua Regis (agua regia) - una volátil mezcla de ácido clorhídrico y nítrico. Se disputa si Jabir fue el primero en utilizar o describir la destilación, pero fue sin duda el primero en llevarla a cabo en el laboratorio utilizando un alambique (de 'al-inbiq'). El matemático árabe más famoso es considerado como Muhammad ibn Musa al-Khwarizmi (780 - 850), que produjo una guía completa para el sistema de numeración desarrollado a partir del sistema Brahmi en la India, con sólo 10 dígitos (0-9, la denominada llamados "números arábigos"). Al-Khwarizmi utiliza también la palabra álgebra (al-Jabr ') para describir las operaciones matemáticas que introdujo, como las ecuaciones de equilibrio, lo que ayudó a varios problemas.

[ edit ]años medievales

Más información: Teoría del impulso

El conocimiento de las obras antiguas vuelto a entrar en Occidente a través de las traducciones del árabe al latín . Su reintroducción, combinado con judeo-islámica comentarios teológicos, tuvo una gran influencia en filósofos medievales como Tomás de Aquino . escolásticos eruditos europeos , que buscaban reconciliar la filosofía de los filósofos de la antigüedad clásica con la teología cristiana , Aristóteles proclamó el más grande pensador de el mundo antiguo. En los casos en que no contradicen directamente la Biblia, la física aristotélica se convirtió en la base de las explicaciones físicas de las Iglesias Europeas.

Basado en la física aristotélica, Scholastic física describe las cosas como mover de acuerdo con su naturaleza esencial. Los objetos celestes se describe como un movimiento en círculos, porque el movimiento circular perfecto era considerado una propiedad innata de los objetos que había en el reino incorruptible de las esferas celestes . La teoría del ímpetu , el antepasado de los conceptos de inercia y momentum , fue desarrollado de forma similar por los filósofos medievales como Juan Filopón y Jean Buridan . Propuestas por debajo de la esfera lunar se ve como imperfecto, y por lo tanto no se podía esperar que exhiben movimiento constante. Más movimiento idealizado en el "sublunar" reino sólo puede lograrse a través de artificio , y antes del siglo 17, muchos no veían experimentos artificiales como medio válido de aprender sobre el mundo natural. Explicaciones físicas en la esfera sublunar giró en torno a las tendencias. Piedras contenía el elemento tierra, y los objetos terrenales tendido a moverse en línea recta hacia el centro de la tierra (y el universo en la visión geocéntrica aristotélica) a menos que se lo impidieron.

[ editar ]India y China

Más información: Historia de la ciencia y la tecnología en China y la India Historia de la ciencia y la tecnología

El hindú-árabe numeral sistema. Las inscripciones de los edictos de Ashoka(3 ª siglo aC) mostrar este sistema de numeración utilizado por el ImperialMauryas .

Importantes tradiciones físicos y matemáticos también existía en antiguos chinos y ciencias indio .

En la filosofía india , Kanada fue el primero en desarrollar sistemáticamente una teoría del atomismo en el siglo sexto antes de Cristo, [ 6 ] [ 7 ] y se desarrolló más ampliamente en el atomismo budista Dharmakirti y Dignaga durante el 1r CE del milenio. [ 8 ] Pakudha Kaccayana , un siglo 6 aC el filósofo indio y contemporáneo de Gautama Buda , se había propuesto también ideas sobre la constitución atómica del mundo material. Estos filósofos cree que otros elementos (excepto éter) eran físicamente palpable y por lo tanto comprende partículas minúsculas de la materia. La última partícula minúscula de la materia que no se podría subdividir adicionalmente se denominó Parmanu . El concepto indio del átomo se desarrolló de manera independiente y con anterioridad al desarrollo de la idea en el mundo greco-romano. Estos filósofos consideran que el átomo sea indestructible y eterno por lo tanto. Los budistas cree átomos a ser objetos minúsculos que no pueden verse a simple vista que nacen y desaparecen en un instante. El Vaisheshika escuela de filósofos creían que un átomo era un mero punto en el espacio . Las teorías sobre el átomo de indias son muy abstractos y enredados en la filosofía, ya que se basa en la lógica y no en la experiencia personal o la experimentación. En astronomía indio , Aryabhata s ' Aryabhatiya (499 CE) propuso larotación de la Tierra , mientras que Nilakantha Somayaji (1444-1544) de la Escuela de Kerala de la astronomía y las matemáticas propuso un modelo semi-heliocéntrico parecido al sistema de Tycho .

Un mapa de las estrellas con una proyección cilíndrica. canciones de Su mapas estelares representan los más antiguos existentes en impresoformulario.

El estudio del magnetismo en la China antigua se remonta al cuarto siglo BCE. (En el libro del Maestro Diablo Valley ), [ 9 ] Un contribuyente principal a este campo era Shen Kuo (1031-1095), un científico erudito y estadista que fue el primero en describir la brújula con aguja utilizada para la navegación, como así como descubrir el concepto del norte verdadero. En la óptica, Shen Kuo desarrollado de manera independiente una cámara oscura . [ 10 ]

[ editar ]Revolución Científica

Durante los siglos 16 y 17, un gran avance del progreso científico conocido como la revolución científica tuvo lugar en Europa . La insatisfacción con mayores enfoques filosóficos habían iniciado con anterioridad y habían producido otros cambios en la sociedad, como la Reforma protestante ,

pero la revolución en la ciencia comenzó cuando los filósofos naturales comenzaron a montar un ataque sostenido contra laescolástica programa filosófico y matemático supone que adoptaron esquemas descriptivos de campos como la mecánica y la astronomía en realidad podría producir caracterizaciones de validez universal del movimiento y otros conceptos.

[ edit ]Nicolaus Copernicus

Astrónomo polaco Nicolás Copérnico recordado por su desarrollo de la heliocéntrico modelo del Sistema Solar

Artículo principal: Nicolás Copérnico , Tycho Brahe y Johannes Kepler

Un gran avance en la astronomía fue hecha por el astrónomo polaco Nicolaus Copernicus (1473-1543), quien propuso en 1543 el modelo heliocéntrico delsistema solar . Esta teoría indica las órbitas de la Tierra alrededor del Sol con otros organismos en la galaxia de la Tierra (un grupo grande de estrellas y otros cuerpos). Esta teoría heliocéntrica contradecía las ideas del astrónomo Ptolomeo greco-egipcia (2 º siglo dC), quien afirmó que la Tierra es el centro del universo. El sistema de Ptolomeo había sido aceptada por más de 1.400 años. En 270 aC el astrónomo griego Aristarco de Samos (c. 310 -. c 230 aC) había sugerido que la Tierra gira alrededor del Sol, pero el concepto de Copérnico fue el primero en ser aceptada como una posibilidad científica válida. Libro de Copérnico, De revolutionibus orbium coelestium ( Sobre las revoluciones de las esferas celestes ), publicado poco antes de su muerte en 1543, es a menudo considerado como el punto de partida de la astronomía moderna y la definición de epifanía que comenzó la revolución científica. Después de haber hecho la suposición de que el Sol era el centro del universo, Copérnico se dio cuenta de que el cálculo de las tablas del movimiento planetario (tablas matemáticas que describen los movimientos de los planetas) era mucho más fácil y más precisa. Nueva perspectiva de Copérnico - junto con las observaciones precisas deTycho Brahe - fue utilizado por el astrónomo alemán Johannes Kepler (1571-1630) para formular leyes con respecto a los movimientos planetarios que aún están aceptadas en la actualidad. Entre las leyes de Kepler es la idea de que las órbitas planetarias son elípticas en lugar de círculos perfectos.

[ edit ]Galileo Galilei

Artículo principal: Galileo Galilei

Galileo Galilei (1564-1642)

El italiano matemático, astrónomo y físico Galileo Galilei (1564-1642) fue la figura central de la revolución científica y famosa por su apoyo a Copernianism, sus descubrimientos astronómicos, y su mejora del telescopio. Como matemático, el papel de Galileo en launiversidad la cultura de su época estaba subordinado a los tres temas principales de estudio: derecho , medicina y teología (que era un aliado cercano a la filosofía). Galileo, sin embargo, consideró que el contenido descriptivo de las disciplinas técnicas justificado interés filosófico, sobre todo porque el análisis matemático de las observaciones astronómicas, en especial el análisis radical ofrecida por el astrónomo Nicolás Copérnico acerca de los movimientos relativos del Sol, la Tierra, la Luna y los planetas se indica- que las declaraciones de los filósofos sobre la naturaleza del universo podría demostrar que es un error. Galileo también realizaron experimentos mecánicos, e insistió en que el movimiento mismo, independientemente de si ese movimiento fue natural o artificial-tuvo constante universal características que podrían ser descritos matemáticamente.

Los primeros estudios de Galileo en la Universidad de Pisa estaban en la medicina, pero pronto se sintió atraído por las matemáticas y la física. A la edad de 19 años, en la catedral de Pisa, programado las oscilaciones de una lámpara oscilante por medio de su pulso y latidos encontrado el tiempo para cada swing a ser el mismo, no importa lo que la amplitud de la oscilación, descubriendo de este modo la naturaleza isócrono del péndulo , que verificadas por el experimento. Galileo pronto se hizo conocido por su invención de una balanza hidrostática y su tratado sobre el centro de gravedad de los cuerpos sólidos.Mientras que la enseñanza (1589-1592) en la Universidad de Pisa, inició sus experimentos sobre las leyes de los cuerpos en movimiento, lo que trajo resultados tan contradictorios con las enseñanzas aceptadas de Aristóteles que fue

fuerte antagonismo suscitado. Él encontró que los cuerpos no caen convelocidades proporcionales a sus pesos . La famosa historia en la que Galileo se dice que ha caído pesos de la Torre Inclinada de Pisa es apócrifa, pero se encontró que la trayectoria de un proyectil es una parábola , y se le acredita con las conclusiones que presagiaban leyes de Newton del movimiento (por ejemplo, el descubrimiento de la propiedad de inercia ).

Montaje de Júpiter 's cuatro lunas galileanas, en una imagen compuesta comparar sus tamaños y del tamaño de Júpiter. De arriba a abajo: Io , Europa ,Ganímedes , Calisto

Galileo se ha llamado el "Padre de la observación moderna astronomía ", [ 11 ] el "padre de la moderna física ", [ 12 ] el "padre de la ciencia ", [ 12 ] y "el padre de la ciencia moderna". [ 13 ] Stephen Hawking dice: "Galileo, tal vez más que cualquier otra persona, era el responsable del nacimiento de la ciencia moderna". [ 14 ] Galileo apoyo de la Tierra gira alrededor del Sol era controvertido, ya que la mayoría de la gente creía en la geocéntrica modelo o el de Tycho sistema . Fue juzgado por la Inquisición , que se encuentra "vehementemente sospechoso de herejía", obligado a retractarse, y pasó el resto de su vida bajo arresto domiciliario.

Las contribuciones que Galileo efectuó a la astronomía observacional incluir la confirmación telescópica de las fases de Venus , el descubrimiento de 1609 de los cuatro satélites mayores de Júpiter (el nombre de los satélites galileanos en su honor), y la observación y análisis de las manchas solares . Galileo también trabajó en la ciencia aplicada y la tecnología, la invención de una mejor militar brújula y otros instrumentos. Galileo utilizó su descubrimiento telescópico de las lunas de Júpiter, según publica en su Sidereus Nuncius en 1610, para obtener un puesto en el Medici corte con el doble título de matemático y filósofo. Como filósofo de la corte, se esperaba a participar en debates con los filósofos en la tradición aristotélica, y recibió una gran audiencia para sus propias publicaciones, como El ensayador y los Discursos y demostraciones matemáticas en relación con dos nuevas ciencias , que se publicó en el extranjero después de que él era puesto

bajo arresto domiciliario por su publicación de Diálogo sobre los dos máximos sistemas del mundo en 1632. [ 15 ] [ 16 ] interés de Galileo en la experimentación mecánica y la descripción matemática en movimiento estableció una nueva tradición natural filosófica centrada en la experimentación. Esta tradición, que combina con el énfasis no matemática en la colección de "historias experimentales" de los reformistas filosóficos como William Gilbert y Francis Bacon , atrajo muchos seguidores en los años previos y posteriores a la muerte de Galileo, incluyendo Evangelista Torricelli y los participantes en la Accademia del Cimento en Italia, Marin Mersenne y Blaise Pascal en Francia, Christiaan Huygens en los Países Bajos, y Robert Hooke y Robert Boyle en Inglaterra.

[ editar ]René Descartes

Artículo principal: René Descartes

René Descartes (1596-1650)

El filósofo francés René Descartes (1596-1650) estaba bien conectado, e influyente dentro de las redes de la filosofía experimental de la época. Descartes tenía una agenda más ambiciosa, sin embargo, que se orientó hacia la sustitución de la tradición filosófica Scholastic completo. El cuestionamiento de la realidad interpretada a través de los sentidos, Descartes trató de restablecer filosóficos esquemas explicativos mediante la reducción de todos los fenómenos percibidos de ser atribuible al movimiento de un mar invisible de "corpúsculos". (En particular, se reservó el pensamiento humano y Dios de su esquema, sosteniendo que éstos sean separados del universo físico). Al proponer este marco filosófico, Descartes supone que los diferentes tipos de movimiento, como la de los planetas en comparación con la de los objetos terrestres, no eran fundamentalmente diferentes, pero no eran más que diferentes manifestaciones de una cadena sin fin de movimientos corpusculares que obedecen a los principios universales. Particularmente influyente fue su explicación de circulares movimientos astronómicos en términos del movimiento de los corpúsculos vórtice en el espacio (Descartes argumentó, de acuerdo con las creencias, si no los métodos, de los escolásticos, que un vacío no podía existir), y su explicación de gravedad en términos de corpúsculos empujar objetos hacia abajo. [ 17 ] [ 18 ] [ 19 ]

Descartes, al igual que Galileo, estaba convencido de la importancia de la explicación matemática, y él y sus seguidores fueron figuras clave en el desarrollo de las matemáticas y la geometría en el siglo 17. Cartesianas descripciones matemáticas de movimiento sostenía que todas las formulaciones matemáticas tenían que ser justificable en términos de la acción física directa, una posición mantenida por Huygens y el filósofo alemán Gottfried Leibniz , quien, siguiendo la tradición cartesiana, desarrolló su propia alternativa filosófica a la escolástica, que él describió en su obra 1714, La Monadología . Descartes ha sido llamado el "padre de la filosofía moderna", y mucho después la filosofía occidental es una respuesta a sus escritos, que se estudian de cerca a este día. En particular, sus Meditaciones metafísicas sigue siendo un texto estándar en la mayoría de los departamentos de filosofía de la universidad. Influencia de Descartes en las matemáticas es igualmente evidente, el sistema de coordenadas cartesiano - permitiendo que las ecuaciones algebraicas que se expresan como figuras geométricas en un sistema de coordenadas bidimensional - fue nombrado después de él. Él es reconocido como el padre de la geometría analítica , el puente entre álgebra y geometría , es importante el descubrimiento del cálculo infinitesimal y análisis .

[ edit ]Sir Isaac Newton

Artículos principales: Isaac Newton y la historia de la mecánica clásica

Sir Isaac Newton (1643-1727)

A finales del siglo 17 y principios de 18a vio a los logros de la máxima figura de la Revolución Científica: Cambridge University físico y matemático Sir Isaac Newton , considerado por muchos como el científico más grande y más influyente que haya vivido. Newton, miembro de la Royal Society de Inglaterra , combinó sus propios descubrimientos en la mecánica y la astronomía a los anteriores para crear un sistema único para describir el funcionamiento del universo. Newton formuló las tres leyes del movimiento y la ley de la gravitación universal , el último de los cuales

podrían ser utilizados para explicar el comportamiento no sólo de los cuerpos que caen sobre la tierra, sino también los planetas y otros cuerpos celestes en el cielo. Para llegar a sus resultados, Newton inventó una forma de una rama completamente nueva de las matemáticas: el cálculo infinitesimal (también inventado independientemente por Gottfried Leibniz ), que se convertiría en una herramienta esencial en gran parte del posterior desarrollo en la mayoría de las ramas de la física. Hallazgos de Newton se establece en su Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (Principios Matemáticos de la Filosofía Natural), cuya publicación en 1687 marcó el comienzo de la época moderna de la mecánica y la astronomía.

Newton fue capaz de refutar la tradición cartesiana mecánico que todos los movimientos se debe explicar con respecto a la fuerza ejercida por corpúsculos inmediata. Con sus tres leyes del movimiento y la ley de la gravitación universal, Newton eliminó la idea de que los objetos siguieron caminos determinados por las formas naturales y en su lugar ha demostrado que no sólo observa regularmente caminos, pero todos los movimientos futuros de cualquier cuerpo podría deducirse matemáticamente basado en el conocimiento de su movimiento existente, su masa , y las fuerzas que actúan sobre ellos. Sin embargo, observaron movimientos celestes no precisa ajustarse a un tratamiento de Newton y Newton, que también estaba muy interesado en la teología , se imaginó que Dios intervino para garantizar la estabilidad del sistema solar.

Gottfried Leibniz (1646-1716)

Los principios de Newton (pero no sus tratamientos matemáticos) sido objeto de controversia entre los filósofos continentales, que encontraron su falta de metafísica explicación para el movimiento y la gravitación filosóficamente inaceptable. Comenzando alrededor de 1700, se abrió una grieta amarga entre las tradiciones filosóficas continentales y británicos, que fueron avivadas por acaloradas disputas, continua y personal con saña entre los seguidores de Newton y Leibniz sobre prioridad sobre las técnicas analíticas del cálculo infinitesimal , que cada uno se había desarrollado de forma independiente . En un principio, la tradición cartesiana y Leibniz se impuso en el continente (que conduce a la dominación de la notación del cálculo leibniziano todas partes,

excepto Gran Bretaña). Newton se mantuvo en privado su preocupación ante la falta de una comprensión filosófica de la gravitación, al tiempo que insiste en sus escritos que no había que deducir su realidad. A medida que el siglo 18 avanzaba, filósofos continentales naturales cada vez más aceptada la voluntad de la newtonianos "renunciar a ontológicas explicaciones metafísicas para los movimientos matemáticamente descritos. [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]

Newton construyó el funcionamiento primero telescopio reflector [ 23 ] y desarrollado una teoría del color (publicado en su obra Óptica ), basado en la observación de que un prisma descompone la luz blanca en los colores que forman el espectro visible . Aunque Newton explicó luz está compuesta de partículas diminutas, una teoría rival de la luz que explica su comportamiento en términos de ondas fue presentado en 1690 por Christian Huygens . Sin embargo, la creencia en la filosofía mecanicista, junto con el gran peso de la reputación de Newton fue tal que la teoría de las ondas ganado el apoyo relativamente poco hasta el siglo 19. Isaac Newton también formuló una ley empírica de enfriamiento y estudió la velocidad del sonido . También demostró elteorema binomial generalizado , desarrolló el método de Newton para aproximar las raíces de una función , y ha contribuido al estudio de la serie de potencias. La obra de Newton en la serie infinita fue inspirado por Simon Stevin decimales 's. [ 24 ] Más importante aún, Newton demostró que los movimientos de los objetos en la Tierra y de los cuerpos celestes se rigen por las mismas leyes naturales, que no eran ni caprichoso ni malévolo. Al demostrar la coherencia entre las leyes de Kepler del movimiento planetario y su teoría de la gravitación, Newton también eliminó las últimas dudas sobre el heliocentrismo. Al reunir todas las ideas expuestas durante la revolución científica, Newton estableció efectivamente el fundamento de la sociedad moderna en matemáticas y ciencias.

[ editar ]Otros logros

Otras ramas de la física también recibió atención durante el período de la Revolución Científica. Wilbert Gilbert , médico de la corte de la reina Isabel I de Inglaterra , publicó un importante trabajo sobre el magnetismo en 1600, que describe cómo la propia tierra se comporta como un imán gigante. Robert Boyle (1627 - 91) estudiaron el comportamiento de los gases encerrados en una cámara y formuló la ley de los gases que lleva su nombre , sino que también contribuyó a la fisiología ya la fundación de la química moderna. Otro factor importante en la revolución científica fue el surgimiento de las sociedades científicas y academias en varios países. El primero de ellos se encontraban en Italia y Alemania y fueron de corta duración. Más influyente fue la Royal Society de Inglaterra (1660) y la Academia de Ciencias de Francia (1666). El primero era una institución privada en Londres e incluyó científicos como John Wallis , Brouncker William , Thomas Sydenham , Mayow John y Christopher Wren (que contribuyó no sólo a la arquitectura, sino también a la astronomía y anatomía), esta última, en París , fue una institución gubernamental e incluido como miembro extranjero de la Huygens holandés. En el siglo 18, importantes academias reales se establecieron en Berlín (1700) y en San Petersburgo (1724). Las sociedades y academias siempre que las principales oportunidades para la publicación y discusión de los resultados científicos durante y después de la revolución científica.

[ editar ]Los primeros termodinámica

Un precursor del motor fue diseñado por el científico alemán Otto von Guericke quien, en 1650, diseñó y construyó la primera bomba de vacío y creó la primera vez vacío conocido comoMagdeburg hemisferios experimento. Él se vio obligado a hacer un vacío para refutar Aristóteles 's larga data suposición de que "La naturaleza aborrece el vacío" . Poco después, el físico y el químico irlandés Boyle había aprendido de los diseños de Guericke y en 1656, en coordinación con el Inglés científico Robert Hooke , construyó una bomba de aire. Con esta bomba, Boyle y Hooke observó la correlación entre presión y volumen: PV = constante. En ese tiempo, el aire se supone que es un sistema de partículas inmóviles, y no se interpreta como un sistema de moléculas en movimiento. El concepto de movimiento térmico se produjo dos siglos más tarde. Por lo tanto, la publicación de Boyle en 1660 habla de un concepto mecánico:. La cámara de aire[ 25 ] Más tarde, después de la invención del termómetro, la temperatura de propiedad puede ser cuantificada. Esta herramienta le dio Gay-Lussac la oportunidad de obtener su ley , lo que condujo poco después a la ley de los gases ideales . Pero, ya antes de la creación de la ley del gas ideal, un asociado del llamado Boyle Denis Papin construyó en 1679 un digestor ósea, que es un recipiente cerrado con una tapa hermética que el vapor confines hasta una alta presión se genera.

Diseños posteriores implementado una válvula de salida de vapor para mantener la máquina de la explosión. Al observar la válvula rítmicamente moverse hacia arriba y hacia abajo, Papin concibió la idea de un pistón y un cilindro del motor. No obstante seguir adelante con su plan. Sin embargo, en 1697, basado en diseños Papin, el ingeniero Thomas Savery construyó el primer motor.Aunque estos primeros motores eran toscos y poco eficiente, atrajeron la atención de los científicos más destacados de la época. Por lo tanto, antes de 1698 y la invención del motor de Savery , los caballos fueron utilizados para poleas de potencia, conectados a cubos que alzaron agua de las minas de sal inundadas en Inglaterra. En los años siguientes, más variaciones de los motores de vapor fueron construidos, tales como el motor de Newcomen , y más tarde el motor de Watt . Con el tiempo, estos primeros motores eventualmente ser utilizada en lugar de caballos. Por lo tanto, cada motor comenzó a ser asociado con una cierta cantidad de "caballos de potencia", dependiendo de cuántos caballos que había reemplazado. El principal problema con estos motores primero fue que eran lento y torpe, la conversión de menos del 2% de la entrada de combustible en trabajo útil. En otras palabras, grandes cantidades de carbón (o de madera) tuvo que ser quemado para producir sólo una pequeña fracción de la producción de trabajo. De ahí la necesidad de una nueva ciencia de motores dinámica nació.

[ edit ]evolución del siglo 18

Durante el siglo 18, la mecánica fundados por Newton fue desarrollado por científicos de varios matemáticos a medida que más aprendió cálculo y elaborado a partir de su formulación inicial. La aplicación del análisis matemático a los problemas de movimiento se conoce como mecánica racional, o matemáticas mixtas (y más tarde se denominó la mecánica clásica ).

[ editar ]Mecánica

Daniel Bernoulli (1700-1782)

La mecánica de Newton recibió brillante exposición en las Mecánica Analítica (1788) de Joseph Louis Lagrange y las Mecánica Celeste (1799-1825) dePierre-Simon Laplace . El matemático suizo Daniel Bernoulli (1700-1782) realizó importantes estudios matemáticos del comportamiento de los gases, anticipándose a la teoría cinética de los gases que se forman más de un siglo después, y ha sido referido como el físico matemático en primer lugar. [ 26 ]Bernoulli tratamiento de dinámica de fluidos se introdujo en su obra 1738 Hydrodynamica .

Mecánica Racional se ocupa principalmente con el desarrollo de complejos tratamientos matemáticos de los movimientos observados, utilizando los principios de Newton como base, e hizo hincapié en la mejora de la trazabilidad de las operaciones complejas y el desarrollo de los medios legítimos de aproximación analítica. Un libro de texto contemporáneo representante fue publicado por Johann Baptiste Horvath . A finales del siglo tratamientos analíticos fueron lo suficientemente rigurosas para verificar la estabilidad del sistema solar únicamente sobre la base de las leyes de Newton, sin referencia a la divina intervención-incluso como tratamientos deterministas de sistemas tan simples como el problema de los tres cuerpos en la gravitación se mantuvo intratable. [ 27 ] En 1705, Edmond Halley predijo que la periodicidad del cometa Halley , William Herschel descubrió Urano en 1781, y Henry Cavendish midió la constante gravitacional y se determina la masa de la Tierra en 1798. En 1783, John Michell sugirió que algunos objetos podrían ser tan grande que ni siquiera la luz puede escapar

Trabajo británico, llevada a cabo por los matemáticos como Brook Taylor y Maclaurin, Colin , cayó detrás de los acontecimientos continentales como avanzaba el siglo. Mientras tanto, el trabajo floreció en las academias científicas en el continente, liderado por los matemáticos como Bernoulli, Euler , Lagrange, Laplace y Legendre . Al final del siglo, los miembros de la Academia de Ciencias de Francia había alcanzado claro dominio en el campo.[ 22 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] Al mismo tiempo, la

tradición experimental establecido por Galileo y sus seguidores persistieron . La Royal Society y la Academia de Ciencias de Francia fueron los principales centros para la realización y presentación de un trabajo experimental. Los experimentos de la mecánica, la óptica, el magnetismo , la electricidad estática , la química y la fisiologíano se distinguen claramente unos de otros durante el siglo 18, pero las diferencias significativas en esquemas explicativos y, por lo tanto, el diseño de experimento fueron surgiendo.Experimentadores químicos, por ejemplo, desafiado intentos de aplicar un esquema de extracto fuerzas newtonianas sobre afiliaciones químicos, y se ha concentrado en el aislamiento y la clasificación de las sustancias químicas y reacciones. [ 31 ]

[ edit ]Termodinámica

Durante los siglos 18, la termodinámica se desarrolló a través de las teorías de la ingravidez "fluidos imponderables" , como el calor ("calórico"), electricidad y flogisto (que fue derrocado rápidamente como un concepto después de Lavoisier identificación de oxígeno gas a finales del siglo) . Suponiendo que estos conceptos eran fluidos reales, su flujo puede trazarse a través de un aparato mecánico o reacciones químicas. Esta tradición de experimentación llevado al desarrollo de nuevos tipos de aparatos experimentales, tales como la botella de Leyden , y nuevos tipos de instrumentos de medida, tales como el calorímetro , y versiones mejoradas de los antiguos, tales como el termómetro . Los experimentos también se producen nuevos conceptos, como laUniversidad de Glasgow experimentador José Negro 's concepto de calor latente y Filadelfia intelectual Benjamin Franklin 's caracterización del fluido eléctrico que circula entre los lugares de exceso y déficit (un concepto más adelante reinterpretada en términos de positivo y negativas cargos ). Franklin también demostró que el rayo es electricidad en 1752.

La teoría aceptada de calor en el siglo 18 es visto como una especie de líquido, llamado calórico , aunque esta teoría se demostró más tarde ser errónea, un número de científicos que se adhieren a ella, sin embargo realizó importantes descubrimientos útiles en el desarrollo de la teoría moderna, como Joseph Negro (1728-1799) y Henry Cavendish (1731-1810). En oposición a esta teoría del calórico, que había sido desarrollado principalmente por los químicos, fue la teoría menos aceptada que data de la época de Newton de que el calor se debe a los movimientos de las partículas de una sustancia. Esta teoría mecánica ganado apoyo en 1798 a partir de los experimentos aburridos cañón del Conde Rumford ( Benjamín Thompson ), quienes encontraron una relación directa entre el calor y la energía mecánica.

Si bien se reconoció a principios del siglo 18 que la búsqueda de las teorías absolutas de fuerza electrostática y magnética similar a principios de Newton del movimiento sería un logro importante, ninguno era inminente. Esta imposibilidad lentamente desapareció como práctica experimental se extendió más y más refinado en los primeros años del siglo 19 en lugares como la recién creada Royal Institution de Londres. Mientras tanto, los métodos de análisis de la mecánica racional comenzó a ser aplicado a los fenómenos experimentales, más influyente con el matemático francés Joseph Fourier tratamiento 's analítica del flujo de calor, tal como se publicó en 1822. [ 32 ] [ 33 ] [ 34 ] Joseph Priestley propuso un eléctrico ley del inverso del cuadrado en 1767,

y Charles-Augustin de Coulomb introdujo la ley del inverso del cuadrado de la electrostática en 1798.

[ editar ]Los avances en la electricidad, el magnetismo, y la termodinámica

El físico británico Michael Faraday (1791 - 1867)

En 1800, Alessandro Volta inventó la pila eléctrica y por lo tanto mejora la forma de corrientes eléctricas también podrían ser estudiados. Un año más tarde,Thomas Young demostró la naturaleza ondulatoria de la luz - que contó con el apoyo experimental fuerte de la obra de Augustin-Jean Fresnel - y el principio de interferencia. En 1820, Hans Christian Ørsted descubrió que un conductor portador de corriente da lugar a una fuerza magnética que lo rodea, y dentro de una semana después del descubrimiento Ørsted llegaron a Francia, André-Marie Ampère descubrió que dos corrientes eléctricas paralelas se ejercen fuerzas entre sí. 1821, Michael Faraday construyó un motor eléctrico de propulsión, mientras que Georg Ohm declaró su ley de la resistencia eléctrica en 1826, que expresa la relación entre la corriente de tensión, y resistencia en un circuito eléctrico. Un año más tarde, el botánico Robert Brown descubrió el movimiento browniano : granos de polen en el movimiento del agua pasando como resultado de su bombardeo por los átomos se mueven rápidamente o moléculas en el líquido. En 1831 Faraday (y de forma independiente Joseph Henry ) descubrió el efecto contrario, la producción de un potencial o corriente eléctrica a través del magnetismo - conocido como inducción electromagnética ; estos dos descubrimientos son la base del motor eléctrico y el generador eléctrico, respectivamente.

[ editar ]Las leyes de la termodinámica

Más información: Historia de la termodinámica

William Thomson (1824-1907), más tarde Lord Kelvin

En el siglo 19, la conexión entre el calor y la energía mecánica se estableció cuantitativamente por Julius Robert von Mayer y James Prescott Joule , que mide el equivalente mecánico del calor en la década de 1840. En 1849, Joule publicó los resultados de su serie de experimentos (incluyendo el experimento de rueda de paletas), que muestran que el calor es una forma de energía, hecho que fue aceptado en la década de 1850. La relación entre el calor y la energía es importante para el desarrollo de las máquinas de vapor, y en 1824 el trabajo experimental y teórico de Sadi Carnot fue publicado.Carnot capturado algunas de las ideas de la termodinámica en su análisis de la eficiencia de un motor ideal. Trabajo Sadi Carnot sirvió de base para la formulación de la primera ley de la termodinámica - una reformulación de la ley de la conservación de la energía - que fue declarado en 1850 por William Thomson , más tarde conocido como Lord Kelvin y Clausius Rudolf . Lord Kelvin, que había ampliado el concepto de cero absoluto de los gases a todas las sustancias en 1848, se basó en la teoría de la ingeniería de Lazare Carnot , Sadi Carnot y Clapeyron Émile -, así como la experimentación de James Prescott Joule sobre la intercambiabilidad de mecánica, químicas, térmicas, eléctricas y las formas de trabajo - para formular la primera ley.

Kelvin y Clausius también declaró la segunda ley de la termodinámica , que se formuló originalmente en cuanto al hecho de que el calor no fluye espontáneamente de un cuerpo más frío a caliente. Otras formulaciones seguido rápidamente (por ejemplo, la segunda ley fue expuesta en Thomson y Peter Guthrie Tait 's influyente obra Treatise on Natural Philosophy ) y Kelvin, en particular, entiende algunas de las implicaciones generales de la ley. La segunda ley fue la idea de que los gases formados por moléculas en movimiento se había examinado en detalle por Daniel Bernoulli en 1738, pero había caído en desgracia y fue revivido por Clausius en 1857. En 1850, Hippolyte Fizeau y Léon Foucault mide la velocidad de la luz en el agua y encontrar que es más lento que en el aire, en apoyo del modelo de onda de la luz. En 1852, Joule y Thomson demostró que un gas se enfría en rápida expansión, más tarde llamado elefecto Joule-Thomson o efecto Joule-Kelvin. Hermann von Helmholtz propone la idea de la muerte térmica del universo en

1854, el mismo año en que Clausius estableció la importancia de dQ / T( teorema de Clausius ) (a pesar de que todavía no nombrar la cantidad).

[ editar ]James Clerk Maxwell

James Clerk Maxwell (1831 - 1879)

En 1859, James Clerk Maxwell descubre la ley de distribución de velocidades moleculares . Maxwell demostró que los campos eléctricos y magnéticos se propagan hacia el exterior desde su fuente a una velocidad igual a la de la luz y que la luz es uno de varios tipos de radiación electromagnética, que sólo difieren en la frecuencia y longitud de onda de los otros. En 1859, Maxwell elaboró la matemática de la distribución de velocidades de las moléculas de un gas. La teoría ondulatoria de la luz fue ampliamente aceptada por el tiempo de trabajo de Maxwell sobre el campo electromagnético, y después el estudio de la luz y de la electricidad y el magnetismo están estrechamente relacionados. En 1864 James Maxwell publicó sus trabajos en una teoría dinámica del campo electromagnético, y afirmó que la luz es un fenómeno electromagnético en la publicación de 1873 de Maxwell Tratado sobre Electricidad y Magnetismo . Este trabajo se basó en el trabajo teórico de los teóricos alemanes como Carl Friedrich Gauss y Wilhelm Weber . La encapsulación de calor en movimiento de partículas, y la adición de las fuerzas electromagnéticas a la dinámica de Newton establecido una base teórica enormemente robusta a observaciones físicas.

La predicción de que la luz representa una transmisión de energía en forma de onda a través de un " éter luminoso ", y la aparente confirmación de que la predicción de Helmholtz estudiante Heinrich Hertz 's 1888 la detección de la radiación electromagnética , fue un gran triunfo para la teoría física y planteó la posibilidad de que las teorías más fundamentales basados en el campo pronto podría ser desarrollado. [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [ 38 ] La confirmación experimental de la teoría de Maxwell fue proporcionada por Hertz, que genera y detecta las ondas eléctricas en 1886 y verificado sus propiedades, en mismo tiempo presagiando su aplicación en la radio, la televisión y otros dispositivos. En 1887, Heinrich Hertz descubrió el efecto fotoeléctrico . La investigación

sobre la transmisión de las ondas electromagnéticas se inició poco después, con los experimentos realizados por los físicos como Nikola Tesla , Jagadish Chandra Bose y Guglielmo Marconi durante la década de 1890 que conducen a la invención de la radio .

La teoría atómica de la materia se ha propuesto de nuevo en el siglo 19 por el químico John Dalton y se convirtió en una de las hipótesis de la teoría cinético-molecular de los gases desarrollados por Clausius y James Clerk Maxwell para explicar las leyes de la termodinámica. La teoría cinética a su vez llevó a la mecánica estadística de Ludwig Boltzmann (1844-1906) y Josiah Willard Gibbs (1839 - 1903), que sostuvo que la energía (incluyendo el calor) es una medida de la velocidad de las partículas. Interrelacionar la probabilidad estadística de ciertos estados de organización de estas partículas con la energía de los estados, Clausius reinterpretó la disipación de energía para ser la tendencia estadística de configuraciones moleculares para pasar hacia cada vez más probables, los estados cada vez más desorganizados (acuñando el término " entropía "para describir la desorganización de un estado). Las interpretaciones estadísticas frente absoluta de la segunda ley de la termodinámica establece un conflicto que duraría varias décadas (argumentos productores como " Maxwell demonio "), y que no se celebraría a ser definitivamente resuelto hasta que el comportamiento de los átomos se estableció firmemente en el siglo 20. [ 39 ] [ 40 ]

[ editar ]El nacimiento de la física moderna

Marie Sklodowska-Curie (1867-1934)

Al final del siglo 19, la física había evolucionado hasta el punto en el que la mecánica clásica podría hacer frente a problemas muy complejos que afectan a situaciones macroscópicas; termodinámica y la teoría cinética estaban bien establecidos; óptica geométrica y física puede entenderse en términos de las ondas electromagnéticas; y las leyes de conservación de la energía y el impulso (y masa) fueron aceptadas ampliamente. Tan profundas eran estos y otros desarrollos que en

general se aceptó que todas las leyes importantes de la física había sido descubierto y que, en adelante, la investigación estaría preocupado por el esclarecimiento de problemas menores y en particular con las mejoras de método y medición. Sin embargo, alrededor de 1900 serias dudas surgieron acerca de la integridad de las teorías clásicas - el triunfo de las teorías de Maxwell, por ejemplo, se vio socavada por las deficiencias que ya habían comenzado a aparecer - y su incapacidad para explicar ciertos fenómenos físicos, tales como la distribución de energía en radiación de cuerpo negro y el efecto fotoeléctrico , mientras que algunas de las formulaciones teóricas llevó a paradojas cuando se empuja hasta el límite. Físicos prominentes como Hendrik Lorentz , Emil Cohn , Ernst Wiechert y Wilhelm Wien cree que alguna modificación de las ecuaciones de Maxwell podría servir de base para todas las leyes físicas. Estas deficiencias de la física clásica nunca por resolver y las nuevas ideas se requerían. A principios del siglo XX, una gran revolución sacudió el mundo de la física, lo que condujo a una nueva era, generalmente se conoce como la física moderna . [ 41 ]

[ edit ]experimentos de radiación

JJ Thomson (1856 - 1940) fue un físico británico que descubrió los electrones y los isótopos y la invención del espectrómetro de masas. Thomson fue galardonado con el Premio Nobel 1906 de Física.

En el siglo 19, los experimentadores comenzaron a detectar formas inesperadas de la radiación: Wilhelm Röntgencausó sensación con su descubrimiento de los rayos X en 1895, en 1896 Henri Becquerel descubrió que ciertos tipos de materia, emite radiación en su propio acuerdo. En 1897, JJ Thomson descubrió el electrón , y los nuevos elementos radioactivos encontrados por Marie y Pierre Curie planteado preguntas sobre el átomo supuestamente

indestructible y la naturaleza de la materia. Marie y Pierre acuñó el término " radioactividad "para describir esta propiedad de la materia, y se aisló los elementos radiactivos radio y polonio . Ernest Rutherford y Soddy Frederick identificó a dos de Becquerel formas de radiación con electrones y el elementohelio . Rutherford identificó y nombró a dos tipos de radiactividad y en 1911 interpretó como evidencia experimental que muestra que el átomo está formado por un denso, cargado positivamente núcleo rodeado por electrones cargados negativamente. La teoría clásica, sin embargo, predijo que esta estructura debe ser inestable. La teoría clásica había fallado también a explicar satisfactoriamente dos resultados experimentales otros que aparecieron en el siglo 19. Una de ellas fue la demostración por Albert Michelson y Edward Morley - conocido como el experimento de Michelson-Morley - que mostró que no parece ser un marco de referencia preferente, en reposo con respecto al hipotético éter luminoso, para la descripción de los fenómenos electromagnéticos.Los estudios sobre la radiación y la desintegración radiactiva sigue siendo un foco preeminente para la investigación física y química a través de la década de 1930, cuando el descubrimiento de la fisión nuclear abrieron el camino para la explotación práctica de lo que se dio en llamar "atómica" energía .

[ editar ]La teoría de Albert Einstein de la relatividad

En 1905, un joven de 26 años de edad, el físico alemán (entonces un empleado de patentes de Berna) llamado Albert Einstein (1879-1955), mostró cómo las mediciones de tiempo y espacio se ven afectados por el movimiento entre el observador y lo observado. Decir que la teoría radical de Einstein de la relatividad revolucionó la ciencia no es una exageración. Aunque Einstein hizo muchas otras contribuciones importantes a la ciencia, la teoría de la relatividad sólo representa uno de los mayores logros intelectuales de todos los tiempos. Aunque el concepto de la relatividad no fue introducida por Einstein, su mayor contribución fue el reconocimiento de que la velocidad de la luz en el vacío es constante y un límite absoluto para el movimiento físico.Esto no tiene un gran impacto en el día a día de la vida de una persona ya que viajamos a velocidades mucho más lentas que la velocidad de la luz. Para los objetos que viajan a velocidades cercanas a la luz, sin embargo, la teoría de la relatividad indica que los objetos se mueven más lentamente y acortar la longitud desde el punto de vista de un observador en la Tierra. Einstein también se deriva la ecuación famosa E = mc 2 , que muestra la equivalencia entre masa y energía .

[ editar ]La relatividad especial

Albert Einstein (1879-1955), que propuso que la gravitación era un resultado de la presencia de masa que causa una curvatura del espacio-tiempo, que dicta un camino que todos los objetos que se desplazan libremente debe seguir.

Más información: Historia de la relatividad especial

Einstein argumentaba que la velocidad de la luz era una constante en todos los sistemas de referencia inerciales y que las leyes electromagnéticas debe seguir siendo válida independientemente del marco de referencia las afirmaciones que hicieron el éter "superfluos" a la teoría física, y que sostenía que las observaciones de tiempo y duración variada relativa de cómo el observador se mueve con respecto al objeto que se está midiendo (lo que se dio en llamar la " teoría especial de la relatividad "). También sigue que la masa y la energía eran intercambiables cantidades de acuerdo con la ecuación E = mc 2 . En otro documento publicado el mismo año, Einstein afirmó que la radiación electromagnética se transmite en cantidades discretas (" quanta"), de acuerdo con una constante que el físico teórico Max Planck había propuesto en 1900 para llegar a una teoría exacta de la distribución de laradiación de cuerpo negro -una hipótesis que explicaba las extrañas propiedades del efecto fotoeléctrico .

La teoría especial de la relatividad es una formulación de la relación entre las observaciones físicas y los conceptos de espacio y tiempo. La teoría surgió de las contradicciones entre el electromagnetismo y la mecánica newtoniana y tuvo gran impacto en ambas áreas. La cuestión histórica original era si tenía sentido discutir la onda portadora electromagnética "éter" y el movimiento relativo a la misma y también si se podía detectar dicho movimiento, como se intentó, sin éxito, en el experimento de Michelson-Morley. Einstein demolió estas preguntas y el concepto de éter en su teoría especial de la relatividad. Sin embargo, su formulación básica no implica la teoría electromagnética detallada. Surge de la pregunta: "¿Qué es el tiempo?" Newton, en

el Principia (1686), se había dado una respuesta inequívoca: "El tiempo absoluto, verdadero y matemático, por sí mismo, y por su propia naturaleza, fluye con serenidad, sin relación con nada externo, y por otro nombre se llama duración". Esta definición es fundamental para toda la física clásica.

Einstein tenía el genio para cuestionarlo, y se encontró que era incorrecto. En cambio, cada "observador" necesariamente hace uso de su propia escala de tiempo. Por otra parte, por dos observadores en movimiento relativo, sus escalas de tiempo será diferente. Esto induce un efecto correspondiente en la distancia. Tanto el espacio y el tiempo se convierten en conceptos relativos, que dependen fundamentalmente del observador.Cada observador genera su propio espacio-tiempo marco o del sistema de coordenadas. Todos los observadores tienen la misma validez, ya que no hay marco de referencia absoluto. El movimiento es relativo, pero sólo en relación con otros observadores. Lo que es absoluto se indica en la relatividad de Einstein primera postulado: "Las leyes de la física son idénticas para dos observadores que tengan una velocidad relativa constante con respecto a la otra." En 1916 Einstein fue capaz de generalizar esta nueva, para hacer frente a todos los estados de movimiento, incluyendo la aceleración, que se convirtió en la teoría general de la relatividad.

[ editar ]La relatividad general

Más información: Historia de la relatividad general

En esta teoría Einstein también se especifica un nuevo concepto, la curvatura del espacio-tiempo, que describe el efecto gravitatorio en cada punto del espacio. De hecho, la curvatura del espacio-tiempo completamente reemplazado ley universal de Newton de la gravitación. Según Einstein no había tal cosa como una fuerza gravitacional. Más bien, la presencia de una masa provoca una curvatura del espacio-tiempo en la vecindad de la masa, y esta curvatura dicta la trayectoria espacio-tiempo que todos los objetos que se desplazan libremente debe seguir. Se predijo también de esta teoría que la luz debería estar sujeto a la gravedad - todo lo cual fue verificado experimentalmente. Este aspecto de la relatividad explica los fenómenos de la luz flexión alrededor del sol, predijo los agujeros negros, así como la radiación de fondo de microondas cósmico , una representación descubrimiento anomalías fundamentales en el clásico Steady-State hipótesis. Por su trabajo sobre la relatividad, el efecto fotoeléctrico y la radiación de cuerpo negro, Einstein recibió el Premio Nobel en 1921.

La aceptación gradual de las teorías de Einstein de la relatividad y la naturaleza cuantizada de la transmisión de la luz, y del modelo de Niels Bohr del átomo creado tantos problemas como los que resuelve, lo que lleva a un esfuerzo a gran escala para restablecer la física en nuevos principios fundamentales. Ampliar la relatividad a los casos de los sistemas de referencia acelerados (la " teoría general de la relatividad ") en la década de 1910, Einstein postuló una equivalencia entre la fuerza de inercia de la aceleración y la fuerza de la gravedad, lo que lleva a la conclusión de que el espacio es curvo y finito en tamaño, y la predicción de fenómenos como el efecto de lente gravitacional y la distorsión del tiempo en los campos gravitatorios.

[ editar ]La mecánica cuántica

Max Planck (1858-1947)

Más información: Historia de la mecánica cuántica

Aunque la relatividad resuelto el conflicto fenómenos electromagnéticos demostrado por Michelson y Morley, un problema teórico segundo fue la explicación de la distribución de la radiación electromagnética emitida por un cuerpo negro ; experimento mostró que en longitudes de onda más cortas, hacia el extremo ultravioleta del espectro, la energía se acercó teoría de cero, pero clásica predice que debería ser infinita. Esta discrepancia notoria, conocida como la catástrofe ultravioleta, fue resuelto por la nueva teoría de la mecánica cuántica . La mecánica cuántica es la teoría de los átomos y de los sistemas subatómicas. Aproximadamente los primeros 30 años del siglo XX representan el momento de la concepción y la evolución de la teoría. Las ideas básicas de la teoría cuántica fueron introducidos en 1900 por Max Planck (1858-1947), quien fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1918 por su descubrimiento de la naturaleza cuantificada de la energía. La teoría cuántica (que anteriormente se gestionaba en la "correspondencia" a gran escala entre el mundo cuantizado del átomo y las continuidades de la " clásica "del mundo) fue aceptada cuando el Efecto Compton establecido que la luz lleva el impulso y pueden dispersar las partículas, y cuando Louis de Broglie afirmó que la materia puede ser visto como comportarse como una onda en mucho la misma manera que las ondas electromagnéticas se comportan como partículas ( dualidad onda-partícula ).

Werner Heisenberg (1901-1976)

En 1905, Einstein utilizó la teoría cuántica para explicar el efecto fotoeléctrico, y en 1913 el físico danés Niels Bohr utilizó la misma constante para explicar la estabilidad del átomo de Rutherford , así como las frecuencias de la luz emitida por el gas hidrógeno. La teoría del átomo cuantizado dio paso a una mecánica cuántica a gran escala en la década de 1920.Nuevos principios de un "quantum" en lugar de un "clásico" mecánica, formuladas en forma de matriz por Werner Heisenberg , Max Born y Pascual Jordan en 1925, se basa en la relación probabilística entre discreto "estados" y negó la posibilidad de causalidad . La mecánica cuántica fue desarrollada ampliamente por Heisenberg, Pauli, Wolfgang , Paul Dirac y Erwin Schrödinger , quien estableció una teoría equivalente basado en las ondas en 1926, pero 1927 Heisenberg " principio de incertidumbre "(que indica la imposibilidad de la posición con precisión y medición simultánea y dinámica ) y la " interpretación de Copenhague "de la mecánica cuántica (el nombre de la ciudad casa de Bohr) continuaron negando la posibilidad de la causalidad fundamental, aunque los opositores como Einstein metafóricamente afirmaría que" Dios no juega a los dados con el universo ". [ 42 ] El nuevo cuántico mecánica se convirtió en una herramienta indispensable en la investigación y la explicación de los fenómenos a nivel atómico. También en la década de 1920, Satyendra Nath Bose trabajo 's en fotones y la mecánica cuántica sirvió de base para las estadísticas de Bose-Einstein , la teoría de la condensación de Bose-Einstein , y el descubrimiento del bosón .

[ editar ]Física Contemporánea y de Partículas

En este diagrama de Feynman, un electrón y unpositrón se aniquilan , produciendo un fotón (representado por la onda sinusoidal azul) que se convierte en un quark -antiquark par. Entonces, un irradia un gluón (representada por la espiral verde).

A medida que la inclinación filosófica continuaron debatiendo la naturaleza fundamental del universo, las teorías cuánticas continuó siendo producido, empezando por Paul Dirac formular una teoría cuántica relativista en 1928. Sin embargo, los intentos de cuantificar la teoría electromagnética enteramente fueron bloqueados a lo largo de la década de 1930 por las formulaciones teóricas que dan energías infinitas. Esta situación no se consideró adecuadamente resuelto hasta después de la Segunda Guerra Mundial terminó, cuando Julian Schwinger , Feynman Richard y Tomonaga Sin-Itiro independientemente postula la técnica de la renormalización , lo que permitió un establecimiento de una sólida electrodinámica cuántica (QED). [ 43 ]

Mientras tanto, las nuevas teorías de partículas fundamentales proliferado con el surgimiento de la idea de la cuantificación de los campos a través de " fuerzas de intercambio "regulada por un intercambio de corta duración partículas "virtuales" , los cuales se permite la existencia de acuerdo con las leyes que rigen las incertidumbres inherentes en el mundo cuántico. Notablemente, Hideki Yukawa propuso que las cargas positivas de la núcleo se mantienen juntas gracias a una fuerza poderosa pero corto alcance mediada por una partícula intermedia de masa entre el tamaño de un electrón y un protón . Esta partícula, llamada el " pión ", fue identificado en 1947, pero que era parte de una serie de descubrimientos de partículas que comienzan con el neutrón , el positrón (una carga positiva antimateria versión del electrón), y elmuón (un más pesado relativa a el electrón) en la década de 1930, y continuando después de la guerra con una amplia variedad de otras partículas detectadas en los diversos tipos de aparato: cámaras de niebla , emulsiones nucleares , cámaras de burbujas , y los contadores de coincidencia . Al principio, estas partículas se encuentran sobre todo por los ionizados rastros dejados por los rayos cósmicos , pero se producían cada vez más en las nuevas y más potentes aceleradores de partículas . [ 44 ]

[ editar ]Modelo Estándar

El Modelo Estándar

Artículo principal: Modelo Estándar

La interacción de estas partículas por dispersión y decaimiento proporcionado una clave para las nuevas teorías cuánticas fundamentales. Murray Gell-Mann y Yuval Neeman trajo un poco de orden a estas nuevas partículas al clasificarlos de acuerdo con ciertas cualidades, empezando por lo que Gell-Mann se refiere como el " Camino Óctuple ", pero procediendo en varios diferentes" octetos "y" decuplets "que podrían predecir nuevas partículas, lo más famoso de la Ω - , que se detectó en el Laboratorio Nacional de Brookhaven en 1964, y que dio lugar a la " quark " modelo dehadrones composición. Mientras que el modelo de quarks en un principio parecía inadecuado para describir las fuerzas nucleares fuertes , permitiendo que el aumento temporal de las teorías en competencia, tales como la S-Matrix , el establecimiento de la cromodinámica cuántica en la década de 1970 finalizó un conjunto de partículas fundamentales y el intercambio, lo que permitió el establecimiento de un " modelo estándar ", basada en las matemáticas de la invariancia de norma , que se describe con éxito todas las fuerzas excepto la gravedad, y que sigue siendo generalmente aceptado dentro del dominio para el que está diseñado para ser aplicado. [ 42 ]

Los grupos del modelo estándar de la interacción electrodébil teoría y la cromodinámica cuántica en una estructura indicada por el manómetro grupo SU (3) × SU (2) × U (1) . La formulación de la unificación de las electromagnéticas y las interacciones débiles en el modelo estándar se debe a Abdus Salam , Steven Weinberg y, posteriormente, Sheldon Glashow . Después del descubrimiento, realizado en el CERN , de la existencia de corrientes débiles neutras , [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ] [ 48 ] la mediación de la Z boson previsto en el modelo estándar, los físicos Salam, Glashow y Weinberg 1979 recibió el Nobel Premio de Física por su teoría electrodébil. [ 49 ]

Mientras que los aceleradores han confirmado la mayoría de los aspectos del modelo estándar mediante la detección de interacciones esperadas de partículas a energías de colisión diferentes,

ninguna teoría conciliar la teoría de la relatividad general con el Modelo Estándar ha sido encontrado, a pesar de que la teoría de cuerdas ha proporcionado una vía prometedora hacia adelante. Desde la década de 1970, la física de partículas fundamental ha ayudado a comprender universo temprano cosmología , en particular la del big bang teoría propone como una consecuencia de la teoría general de Einstein. Sin embargo, a partir de la década de 1990, las observaciones astronómicas han proporcionado también nuevos retos, como la necesidad de nuevas explicaciones de la estabilidad galáctico (el problema de la materia oscura ), y la expansión acelerada del universo (el problema de la energía oscura ).

[ edit ]Cosmología

Artículo principal: Cosmología Astrofísica

La cosmología se puede decir que se han convertido en un grave problema de investigación con la publicación de la Teoría General de la Relatividad de Einstein (1916), aunque no entró en la corriente científica hasta un período conocido como la edad de oro de la relatividad general .

Aproximadamente una década más tarde (en medio de los grandes debates ), Hubble y Slipher descubrió la expansión del universo en la década de 1920 que miden los desplazamientos hacia el rojo de Doppler espectros de las nebulosas galácticas. El uso general de la relatividad de Einstein, Lemaître y Gamow formuló lo que se conocería como la teoría del Big Bang. Un rival, llamada la teoría del estado estacionario fue ideado por Hoyle, Gold y Bondi Narlikar.

La radiación cósmica de fondo se verificó en 1960 por Penzias y Wilson, y este descubrimiento favorecido el big bang a costa de la situación de estado estacionario. El trabajo posterior fue por Smoot et al. (1989), entre otros colaboradores, utilizando los datos del Cosmic Background Explorer (COBE) y la sonda Wilkinson Microwave Anistropy (WMAP) satélites que refinaron estas observaciones. La década de 1980 (la misma década de las mediciones del COBE) también consideró que la propuesta de la teoría de la inflación por Guth.

Recientemente, los problemas de la materia oscura y la energía oscura ha llegado a la cima de la agenda de la cosmología.

[ edit ]bosón de Higgs

Una posible firma de un bosón de Higgs de una simulación de protón -protón colisión. Se desintegra casi de inmediato en dos chorros dehadrones y dos electrones , visibles como líneas.

El 4 de julio de 2012, los físicos que trabajan en el CERN, el Gran Colisionador de Hadrones anunciaron que habían descubierto una partícula subatómica nuevo muy parecido al bosón de Higgs , una posible clave para la comprensión de por qué las partículas elementales tienen masa y de hecho de la existencia de la diversidad y la vida en . el universo [ 50 ] Rolf-Dieter Heuer , director general del CERN, dijo que era demasiado pronto para saber con seguridad si se trata de una partícula totalmente nueva, que pesa menos 125 mil millones de electronvoltios - una de las mayores partículas subatómicas todavía - o, de hecho, la esquiva partícula predicha por el Modelo Estándar , la teoría que ha gobernado la física durante el último medio siglo. [ 50 ] No se sabe de esta partícula es un impostor, una sola partícula o incluso el primero de muchos partículas aún por descubrir. Las últimas posibilidades son particularmente interesantes para los físicos, ya que podría señalar el camino a nuevas ideas más profundas, más allá del Modelo Estándar , acerca de la naturaleza de la realidad. Por ahora, algunos físicos están llamando un "Higgslike" partícula. [ 50 ] Joe Incandela , de la Universidad de California, Santa Bárbara , dijo: "Es algo que puede, en última instancia, ser uno de los mayores observaciones de cualquier nuevo fenómenos en nuestro campo en los últimos 30 o 40 años, iba camino de regreso al descubrimiento delos quarks , por ejemplo ". [ 50 ] Los grupos que operan los grandes detectores del colisionador en decir que la probabilidad de que su señal fue el resultado de una oportunidad fluctuación fue menos de una posibilidad entre 3,5 millones, los llamados "cinco sigma", que es el estándar de oro en la física de un descubrimiento. Michael Turner , cosmólogo de la Universidad de Chicago y el presidente de la junta Physics Center, dijo que

Este es un gran momento para la física de partículas y una encrucijada - ¿será la marca de marea alta o va a ser el primero de muchos descubrimientos que nos apuntan hacia la solución de las cuestiones realmente importantes que hemos planteado?

La confirmación del bosón de Higgs, o algo muy parecido a lo que constituiría una cita con el destino de una generación de físicos que han creído que el bosón existe desde hace medio siglo sin verla. Además, se afirma una gran vista de un universo regido por leyes simples y elegantes y simétricas, pero en el que todo lo interesante que sea el resultado de fallas o roturas en que la simetría. [ 50 ] De acuerdo con el Modelo Estándar, el bosón de Higgs se la única manifestación visible y particular de un campo de fuerza invisible que impregna el espacio e impregna las partículas elementales que de otro modo serían sin masa con la masa. Sin este campo de Higgs, o algo por el estilo, los físicos dicen que todas las formas elementales de la materia se amplía alrededor a la velocidad de la luz, no habría ni átomos ni la vida. El bosón de Higgs alcanzado una notoriedad excepcional para la física abstractos. [ 50 ] Para consternación eterna de sus colegas, Leon Lederman, el ex director de Fermilab , llamada la "partícula de Dios", en su libro del mismo nombre, después de que quipping que había querido llamarla "la partícula maldita". [ 50 ] El profesor Incandela también declaró,

Este bosón es una cosa muy profunda que hemos encontrado. Estamos llegando a la estructura del universo a un nivel que nunca hemos hecho antes. Hemos completado clase de historia de una partícula [...] Estamos en la frontera ahora, al borde de una nueva exploración. Esta podría ser la única parte de la historia que queda, o podríamos abrir todo un nuevo mundo de descubrimientos.

En la teoría cuántica, que es el lenguaje de los físicos de partículas, las partículas elementales se dividen en dos categorías generales: los fermiones , que son fragmentos de materia, como los electrones y los bosones , que son trozos de energía y pueden transmitir fuerzas, como el fotón que transmite luz . Dr. Peter Higgs fue uno de los seis físicos, que trabajan en tres grupos independientes, que en 1964 inventó la noción de la melaza cósmicos, o campo de Higgs. Los otros eran Tom Kibble de Imperial College, Londres ; Carl Hagen de la Universidad de Rochester ,Gerald Guralnik de la Universidad de Brown , y François Englert y Robert Brout , ambos de la Universidad Libre de Bruselas . [ 50 ] Una de las implicaciones de su teoría era que este Higgs campo, normalmente invisible y, por supuesto, sin olor, produciría su propia partícula cuántica si golpeó lo suficiente, por la cantidad correcta de energía. La partícula sería frágil y se deshacen en una millonésima de segundo en una docena de formas diferentes dependiendo de su propia masa. Desgraciadamente, la teoría no dijo cuánto debe pesar partícula, que es lo que hizo tan difícil de encontrar. La partícula eludido a los investigadores en una serie de aceleradores de partículas, como el Large Electron-Positron Collider del CERN, que cerró en 2000, y el Tevatron en el Fermi National Accelerator Laboratory , o Fermilab, en Batavia, Illinois, que cerró en de 2011. [ 50 ]

A pesar de que nunca se han visto, los campos Higgslike juegan un papel importante en las teorías del universo y en la teoría de cuerdas. Bajo ciertas condiciones, de acuerdo con la contabilidad extraño de la física de Einstein, pueden convertirse impregnada de energía que ejerce una fuerza antigravitatoria. Tales campos se han propuesto como la fuente de un enorme estallido de expansión, conocido como inflación, temprano en el universo y, posiblemente, como el secreto de la energía oscura que ahora parece estar acelerando la expansión del universo. [ 50 ]

[ editar ]Las ciencias físicas

Con una mayor accesibilidad a la elaboración y en técnicas analíticas avanzadas en el siglo 19, la física se definió como mucho, si no más, de aquellas técnicas que por la búsqueda de principios universales del movimiento y de la energía, y la naturaleza fundamental de la materia . Campos como la acústica , la geofísica , astrofísica , la aerodinámica , la física del plasma , la física de bajas temperaturas , y la física de estado sólido, unido óptica , dinámica de fluidos , electromagnetismo y mecánica como áreas de investigación física. En el siglo 20, la física se convirtió también en estrecha alianza con campos como la eléctrica , aeroespacial y materiales de ingeniería, y los físicos empezaron a trabajar en los laboratorios gubernamentales e industriales, tanto como en el ámbito académico. Tras la Segunda Guerra Mundial, la población de los físicos aumentado dramáticamente, y llegó a estar centrada en los Estados Unidos, mientras que, en las décadas más recientes, la física ha convertido en una actividad más internacional que en cualquier otro momento de su historia anterior.

[ editar ]Cronología de importantes publicaciones de la física

Nombre Vivir el tiempo Contribución

Aristóteles BC 384 a 322 Physicae Auscultationes

ArquímedesBC 287 hasta 212

Sobre los cuerpos flotantes

Ptolomeo 90 hasta 168 Almagesto , Geografía , Apotelesmatika

Alhazen 965 - 1040 Libro de Óptica

Copérnico 1473 - 1543 Sobre las revoluciones de las esferas celestes (1543)

Galilei 1564 - 1642 Diálogo sobre los dos máximos sistemas del mundo (1632)

Descartes 1596 - 1650 Meditaciones metafísicas (1641)

Newton 1643 - 1727 Principios Matemáticos de la Filosofía Natural (1687)

Faraday 1791 - 1867Investigaciones Experimentales en Electricidad , vols. i. y ii. (1839, 1844)

Maxwell 1831 - 1879 Tratado sobre Electricidad y Magnetismo (1873)

Einstein 1879 - 1955 Sobre la electrodinámica de los cuerpos en movimiento (1905)

Higgs 1929 - PresenteAlgunos problemas en la teoría de las vibraciones moleculares (1954)

[ edit ]físicos influyentes

La siguiente es una galería de figuras muy influyentes e importantes en la historia de la física. Para obtener una lista que incluye a más gente, ver lista de físicos .

Nicolás Copérnico (1473 - 1543): publicado De revolutionibus orbium coelestium (Sobre las revoluciones de las esferas celestes) en 1543 - a menudo considerado como el punto de partida de la astronomía moderna - en el que sostenía que la Tierra y los demás planetas giraban alrededor del Sol (heliocentrismo )

Galileo Galilei (1564 - 1642): descubierto la tasa de aceleración uniforme de la caída de los cuerpos, la mejora en el telescopio refractor, descubrió las cuatro lunas más grandes de Júpiter , que se describe el movimiento de proyectiles y el concepto de peso, conocido por su defensa de la teoría copernicana del heliocentrismo contra Iglesia de oposición.

Johannes Kepler (1571-1630): utilizado las observaciones precisas de Tycho Brahe para formular las tres leyes fundamentales del movimiento de los planetas , que se describe elíptico

movimiento de los planetas alrededor del sol, desarrolló los primeros telescopios, inventó el ocular convexo, descubrió un medio para determinar el poder de aumento de lentes.

Evangelista Torricelli(1608 - 1647): inventó elbarómetro (un tubo de vidrio de mercurio invertido en un plato), encontró que el cambio de altura del mercurio cada día era dela presión atmosférica , trabajó en geometría y desarrolló el cálculo integral , publicado conclusiones sobre el fluido y el movimiento de proyectiles en su 1644Geometrica Opera (obras geométricas)

Blaise Pascal (1623 - 1662): experimentó confluidos , formulados ley de Pascal en la década de 1650 que indica que lapresión aplicada a un líquido que se extrajo en un recipiente cerrado se transmite con la misma fuerza en todo el contenedor, probó que el aire tiene peso y que la presión de aire puede producir un vacío , del mismo nombre de la unidad de presión: elpascal (Pa)

Christiaan Huygens (1629 - 1695): estudió los anillos de Saturno y descubrió su luna Titán , inventó el reloj de péndulo , estudió la óptica y de la fuerza centrífuga , la teoría de que la luz está compuesta de ondas ( principio de Huygens-Fresnel ) que se convirtió en fundamental para la comprensión de laola -partícula dualidad .

Robert Hooke (1635 - 1703): formuló la ley de la elasticidad , inventó el muelle de equilibrio, la rueda de muelle en espiral en los relojes, el telescopio gregoriano, y el primer cuadrante de tornillo dividido, construido máquina aritmética primero, la teoría mejorada de la célula con el microscopio

Sir Isaac Newton (1642 - 1727): establecido tres leyes del movimiento y laley de la gravitación universal en suPhilosophiae Naturalis Principia Mathematica(1687), bases establecidas para lamecánica clásica , construyó la primera práctica telescopio reflector (el telescopio newtoniano ), observó que un prisma separa la luz blanca en los colores delespectro visible , formuló una ley de enfriamiento , co-inventó el cálculo infinitesimal

Henry Cavendish (1731 - 1810): el mayor químico y físico Inglés de su edad, composición investigado de la atmósfera , las propiedades de los diferentes gases, la síntesis de las aguas, la ley de la atracción y la repulsión eléctrica, una teoría mecánica del calor, calculó el peso de la Tierra en el experimento de Cavendish , determinó lo universal constante gravitacional

Charles-Augustin de Coulomb (1736 - 1806): formulado una ley en 1785 que describía laelectrostática interacción entre partículas cargadas eléctricamente (atracción y repulsión) y fue fundamental para el desarrollo de la teoría delelectromagnetismo , homónimo de la unidad de carga eléctrica : elculombio (C)

Alessandro Volta (1745 - 1827): construyó la primera batería eléctrica(la pila voltaica ) en el siglo 19, hizo un trabajo importante con corrientes eléctricas , homónimo de la unidad de potencial eléctrico : el voltio (V)

Thomas Young (1773 - 1829): establece el principio de interferencia de la luz, resucitó la teoría centenaria que la luz es una onda, ayudó a descifrar la piedra Rosetta

Hans Christian Ørsted(1777 - 1851): descubrió que las corrientes eléctricas crean campos magnéticos (un aspecto importante del electromagnetismo), los avances en la ciencia en forma de fines del siglo 19, homónimo del Oersted(Oe) (el cgs la unidad decampo magnético H- fuerza )

André-Marie Ampère (1777 - 1836): fundador principal de la electrodinámica , demostró cómo una corriente eléctrica produce un campo magnético, afirmó que la acción mutua de dos trozos de alambre portador de corriente es proporcional a su longitud y la intensidad de sus corrientes ( ley de Ampère ), homónimo de la unidad de la corriente eléctrica (el amperio )

Joseph von Fraunhofer , (1787 - 1826): en primer lugar para estudiar las líneas oscuras del domespectro 's, ahora se conoce como líneas de Fraunhofer , primero en utilizar ampliamente la red de difracción (un dispositivo que dispersa la luz con mayor eficacia que un prisma hace), sentar las bases para el desarrollo de laespectroscopia , la fabricación de vidrio óptico y el telescopio acromáticoobjetivos.

Georg Ohm (1789 - 1854): se ha encontrado que existe una proporcionalidad directa entre la corriente eléctrica I y la diferencia de potencial ( voltaje ) V aplicado a través de un conductor, y que esta corriente es inversamente proporcional a la resistencia R en el circuito, o I = V / R, conocida como la ley de Ohm , homónimo de la unidad de resistencia eléctrica (el ohm )

Michael Faraday (1791 - 1867): mostró cómo un campo magnético variable puede ser utilizado para generar una corriente eléctrica ( ley de inducción de Faraday ), aplicado este conocimiento en el desarrollo de varias máquinas eléctricas, describe los principios dela electrólisis , los pioneros en el campo estudio de baja temperatura

Christian Doppler (1803 - 1853): primero se describe cómo la frecuencia observada de la luz y las ondas de sonido se ve afectada por el movimiento relativo de la fuente y el detector, un fenómeno que se conoce como el efecto Doppler .

James Prescott Joule(1818 - 1889): descubierto que el calor es una forma de energía , ideas llevó a la teoría de laconservación de la energía , trabajó con Lord Kelvin para desarrollar la escala absoluta detemperatura , hizo observaciones sobremagnetostricción , descubrió la relación entre la corriente a través de la resistencia y el calor disipado, que ahora se llama la ley de Joule .

William Thomson, 1r barón Kelvin (1824 - 1907): figura importante en la historia de latermodinámica , ayudó a desarrollar la ley de conservación de la energía, estudiado movimiento de las olas y el movimiento de vórtice en la hidrodinámica y produjo una teoría dinámica del calor, formulado de la primera ysegunda leyes de la termodinámica

James Clerk Maxwell(1831-1879): la electricidad Unidos, el magnetismo y la óptica en una teoría electromagnética coherente, formuló las ecuaciones de Maxwellpara demostrar que la electricidad, el magnetismo y la luz son manifestaciones delcampo electromagnético , desarrolló la distribución de Maxwell-Boltzmann(medios estadísticos de describiendo los aspectos de la teoría cinética de los gases )

Ernst Mach (1838 - 1916): aportó el número de Mach, estudió las ondas de choque y cómo se altera el flujo de aire a la velocidad del sonido , influidopositivismo lógico , precursor de la relatividad de Einstein a través de su crítica a Newton

Ludwig Boltzmann (1844 - 1906): Desarrolladomecánica estadística(como las propiedades de los átomos - la masa, la carga y estructura - determinar las propiedades visibles de la materia, tales como la viscosidad, conductividad térmica y difusión), desarrolló la teoría cinética de los gases.

Wilhelm Roentgen (1845 - 1923): produce y detecta la radiación electromagnética en unalongitud de onda rango delos rayos X o los rayos Röntgen en 1895, por la que obtuvo el primerPremio Nobel de Física en 1901, homónimo del elemento 111,Roentgenium

Henri Becquerel (1852 - 1908): descubrió la radiactividad junto conMarie Sklodowska-Curie yPierre Curie , por lo que los tres ganó el 1903 Premio Nobel de Física.

Hendrik Lorentz (1853 - 1928): la teoría electromagnética de la luz aclara, compartió en 1902 el Premio Nobel de Física con Pieter Zeeman para el descubrimiento y la explicación teórica del efecto Zeeman, concepto desarrollado de la hora local, derivado de lasecuaciones de transformación utilizados posteriormente por Albert Einstein para describir el espacio y el tiempo.

JJ Thomson (1856 - 1940): en 1897 demostró que los rayos catódicosestaban compuestos de una partícula desconocida con carga negativa (más tarde llamado el electrón ), descubierto isótopos , inventó el espectrómetro de masas , galardonado con el Premio Nobel 1906 de Física por el descubrimiento de la electrones y por su trabajo en la conducción de la electricidad en los gases .

Nikola Tesla (1856 - 1943): Programas de la moderna corriente alterna(AC) de flujo, mejorado en la dinamo, las patentes y el trabajo teórico formaron la base de la comunicación inalámbrica y la de radio , transformador y bombilla eléctrica e inventó labobina de Tesla .

Heinrich Hertz (1857 - 1894): Se ha aclarado y ampliado Maxwell teoría electromagnética de la luz, primero para probar la existencia de las ondas electromagnéticas de los instrumentos de ingeniería para transmitir y recibirradiocomunicacionespulsos

Max Plank (1858 - 1947): fundado mecánica cuántica en 1900, mostró cómo la energía de unfotón es proporcional a su frecuencia, le valió en 1918 el Premio Nobel de Física

Pieter Zeeman (1865 - 1943): 1902 compartió el Premio Nobel de Física con Hendrik Lorentz para descubrir el efecto Zeeman (división de unalínea espectral en varios componentes en presencia de una estáticade campo magnético )

Marie Curie (1867 - 1934): radiactividad descubierta con Henri Becquerel y su esposo Pierre Curie , otorgado el Premio Nobel de Física (1903) y el Premio Nobel de Química (1911), encontró las técnicas para aislar isótopos radiactivos, alejado de plutonio y de radio

Robert Andrews Millikan(1868 - 1953): mide la carga del electrón , trabajó en el efecto fotoeléctrico , realizó investigaciones vitales pertenecientes alos rayos cósmicos .

Ernest Rutherford (1871 - 1937): considerado "padre de la física nuclear ", mostró cómo el núcleo atómico tiene una carga positiva, en primer lugar para cambiar un elemento en otro por una reacción nuclear artificial, diferenciado y nombrado radiación alfa y beta, concedido el Premio Nobel de Química en 1908

Lise Meitner (1878 - 1968): trabajó en la radiactividady la física nuclear , dio la primera explicación teórica de la fisión nuclear , por lo que su colega, el químicoOtto Hahn fue galardonado con el Premio Nobel. Ella es a menudo mencionado, conIda Noddack , como uno de los ejemplos más flagrantes de los logros científicos de la mujer dominada por el comité Nobel.

Albert Einstein (1879 - 1955): revolucionó la física, debido a sus teorías de la especial y la relatividad general , describe el movimiento browniano , galardonado con el Premio Nobel de Física en 1921 por su trabajo sobre el efecto fotoeléctrico , formuladaequivalencia masa-energía fórmula E = mc 2 , publicado más de 300 artículos científicos y más de 150 obras no científicas, considerado el "padre de la física moderna"

Niels Bohr (1885 - 1962): utilizado modelo de la mecánica cuántica (conocido como el modelo de Bohr ) del átomo que la teoría de que los electrones viajan en órbitas separadas alrededor del núcleo, mostró cómo los niveles de energía de electrones están relacionados con las líneas espectrales, recibió el Premio Nobel de Física en 1922.

Erwin Schrödinger (1887-1961): formuló la ecuación de Schrödinger en 1926 que describe cómo elestado cuántico de unsistema físico cambia con el tiempo , galardonado con el Premio Nobel de Física en 1933, dos años más tarde propuso el experimento mental conocido como gato de Schrödinger

Edwin Hubble (1889 - 1953): descubierto la existencia de galaxiasdistintas de la Vía Láctea y la galaxia corrimiento hacia el rojo , encontró que la pérdida de la frecuencia deldesplazamiento al rojoobservado en el espectro de la luz de otras galaxias aumenta en proporción a la galaxia en particular distancia a la Tierra: la ley de Hubble

James Chadwick (1891 - 1974): El trabajo principal James Chadwick es el descubrimiento delneutrón por el cual recibió el Premio Nobel de Físicaen 1935. Fue uno de los científicos principales británicos que trabajaban en el Proyecto Manhattanen los Estados Unidosdurante la Segunda Guerra Mundial . Fuenombrado caballero en 1945 por sus logros en la física.

Louis de Broglie (1892 - 1987): investigado la teoría cuántica, descubrió la naturaleza ondulatoria de los electrones, otorgado en 1929 el Premio Nobel de Física, las ideas sobre el comportamiento

ondulatorio de las partículas utilizadas por Erwin Schrödinger en su formulación de la mecánica ondulatoria.

Georges Lemaître (1894 - 1966): primera persona que propuso la teoría de laexpansión del Universo , primero para obtener lo que hoy se conoce como la ley de Hubble, hizo la primera estimación de lo que ahora se llama laconstante de Hubble , que publicó en 1927 ( dos años antes de artículo de Hubble), propuso el Big Bang, la teoría del origen del Universo

Wolfgang Pauli (1900 - 1958): pioneros de la física cuántica, recibió el Premio Nobel de Física en 1945 (nominada por Albert Einstein), formuló elprincipio de exclusión de Pauli que implica la teoría de giro (que sustenta la estructura de la materia y toda la química ), publicado la regularización de Pauli-Villars , formuló laecuación de Pauli , acuñó la frase " ni siquiera mal '

Werner Heisenberg (1901 - 1976): El método desarrollado para expresar las ideas de la mecánica cuántica en términos de matrices, en 1925, publicó su famosoprincipio de incertidumbreen el año 1927, otorgado el Premio Nobel de Física en 1932

Enrico Fermi (1901 - 1954): desarrollado primer reactor nuclear ( Chicago Pile-1 ), contribuyó a la teoría cuántica, nuclear yfísica de partículas , y la mecánica estadística , otorgado en 1938 el Premio Nobel de Física por su trabajo sobreradiactividad inducida .

Paul Dirac (1902 - 1984): hecho contribuciones fundamentales al desarrollo temprano de la mecánica cuántica y la electrodinámica cuántica, formuló la ecuación de Dirac que describe el comportamiento de los fermiones , predijo la existencia de antimateria , compartió the1933 Premio Nobel de Física con Erwin Schrödinger,

John Bardeen (1908 - 1991): galardonado con el Premio Nobel de Física en 1956 con William Shockleyy Walter Brattain para la invención del transistor y de nuevo en 1972 conLeon Cooper y John Robert Schrieffer para una teoría fundamental de la convencionalsuperconductividad se conoce como la teoría BCS .

John Wheeler (1911 - 2008): un renovado interés en la relatividad general en los Estados Unidos después de la Segunda Guerra Mundial, trabajó con Niels Bohr para explicar los principios de la fisión nuclear, trató de alcanzar la visión de Einstein de una teoría del campo unificado , acuñó el término agujero negro ,espuma cuántica , agujero de gusano , y la frase " es de poco ".

Richard Feynman (1918 - 1988): desarrollado laformulación integral de camino de la mecánica cuántica, la teoría de la electrodinámica cuántica y la física de la superfluidezdel súper helio líquido , galardonado con el Premio Nobel de Física en 1965 con Julian Schwinger y Tomonaga Sin-Itiro , desarrolló eldiagrama de Feynmanrepresenta el comportamiento de las partículas subatómicas.

Abdus Salam (1926 - 1996): logros principales y notables Salam incluyen el modelo de Pati-Salam , fotones magnética,mesones vector , Gran Teoría Unificada , el trabajo sobre la supersimetría y, lo más importante, la teoría electrodébil , para lo cual se le concedió, con Steven Weinberg el premio más prestigioso en Física - el Premio Nobel.

T Gerardus 't Hooft (1946-presente): es un holandés físico teórico y profesor de la Universidad de Utrecht , el Países Bajos .Compartió en 1999 el Premio Nobel de Físicacon su asesor de tesisMartinus JG Veltman "para dilucidar la estructura cuántica de la interacción electrodébil ". Sus trabajos sobre la teoría electrodébil fue crucial para Peter Higgs en el desarrollo delbosón de Higgs teoría.

Peter Higgs (1929 - presente): desarrolló la teoría de Higgs campo y el bosón de Higgs, que juntos forman elmecanismo de Higgs que explicar cómo partículas subatómicas obtienen su masa. Junto con François Englert , Brout Robert ,Guralnik Gerald , CR Hagen y Tom Kibble . Sin embargo CERN han sido cautelosos con los resultados que indican que las nuevas pruebas para confirmar el descubrimiento.

Stephen Hawking (1942 - presente): siempre, conRoger Penrose , teoremasconsidera la ocurrencia desingularidades gravitacionales en el marco de la relatividad general, teoría predijo quelos agujeros negrosdeberían emitir radiación (radiación de Hawking )

[ editar ]Véase también

Física portal

Ciencia portal

Lista de los físicos

Premio Nobel de Física

Cronología de los descubrimientos de la física fundamental