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Ciencias Físicas

Filosofía Newtoniana

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Este texto se ocupa de la filosofía newtoniana. La autoridad de la filosofía newtoniana se estableció a través de la publicación de las dos principales obras de Sir Isaac Newton (1642-1727) en filosofía natural, Los Principia (1687) y Óptica (1704). El primero era una obra de mecánica racional en la que Newton pretendía estudiar “el movimiento que resulta de cualquier fuerza y de las fuerzas que se requieren para cualquier movimiento”. Su principal apuesta era superar el modelo de impacto que dominaba la filosofía mecánica de su tiempo e introducir la noción de fuerza atractiva como factor dinámico propio del movimiento. En consecuencia, pretendía explicar las leyes de Kepler mediante el uso de la atracción universal y descartar la teoría cartesiana de los vórtices. Este último trabajo fue un estudio en el espíritu de la filosofía mecánica, donde Newton investigó los fenómenos de la luz. Introdujo su método experimental y elaboró el modelo atomístico de la materia. En las sucesivas ediciones de la obra la enriqueció con una serie de “consultas” en las que desarrollaba sus contemplaciones teóricas y metafísicas sobre la naturaleza de la materia, los diversos casos de fuerza atractiva y repulsiva y la fundamentación teórica de la inducción experimental. La publicación de los Principia marcó claramente el establecimiento de un nuevo espíritu en la filosofía natural europea. Sin embargo, está igualmente claro que los contemporáneos de Newton diferían significativamente en la apreciación de su obra magna. Seguidores como Edmond Halley (1656-1742) y Voltaire (1694-1778) estaban tan entusiasmados con los logros de Newton que lo situaron en la posición más alta del firmamento filosófico de la época. Al mismo tiempo, sin embargo, Christiaan Huygens (1629-1695) se asombraba de que una síntesis tan elaborada en mecánica se basara en la notoria noción de la atracción universal. En una línea similar, Gottfried Wilhelm Leibniz (1646-1716) acusó a Newton de convertir toda la operación de la Naturaleza en un milagro perpetuo. Huygens y Leibniz, que se habían nutrido de la tradición racionalista cartesiana, consideraron que la adopción de la atracción por parte de los filósofos naturales provocaría una vuelta a las “cualidades ocultas” del escolasticismo. Los historiadores asumen que los Principia son uno de los documentos menos leídos de la historia de las ideas. Incluso a principios del siglo XVIII, filósofos influyentes como John Locke (1632-1704) y Voltaire adoptaron su mensaje sin haber leído o comprendido su parte técnica. La reputación de los Principia se basó principalmente en la autoridad de muy pocos lectores competentes. Al mismo tiempo, bastantes filósofos no matemáticos hicieron un intento sistemático de llevar el mensaje de Newton al lector general. Para ello, procedieron a la compilación de tratados exhaustivos en los que presentaban un esbozo de la mecánica newtoniana y de la filosofía experimental. La obra “Óptica” (Opticks) fue una obra mucho más leída. Una de las razones de ello fue su engañosa accesibilidad.

Neutrón

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Neutrón (del latín: neutro – ni lo uno ni lo otro): partícula elemental pesada sin carga eléctrica. El neutrón es un fermión y pertenece a la clase de los bariones. Los neutrones y los protones son los dos componentes principales de los núcleos atómicos; el nombre común de los protones y los neutrones es nucleones. Los neutrones están presentes en el núcleo de los átomos, unidos a los protones por la interacción fuerte. Mientras que el número de protones de un núcleo determina su elemento químico, el número de neutrones determina su isótopo. Los neutrones ligados a un núcleo atómico son generalmente estables, pero los neutrones libres son inestables: se desintegran en poco menos de 15 minutos (880,3 segundos). Los neutrones libres se producen en las operaciones de fisión y fusión nuclear. Al igual que el protón y otras partículas bariónicas, el neutrón está formado por tres quarks; de hecho, el neutrón posee un momento de dipolo magnético, es decir, se comporta como un minúsculo imán en formas que sugieren que es una entidad de cargas eléctricas en movimiento. En otras palabras, el neutrón no es una partícula elemental, sino una partícula compuesta formada por el ensamblaje de tres componentes: un quark up y dos quarks down, unidos por gluones.

Átomo

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Los átomos no son indivisibles, como se suponía en el momento de su denominación, sino que muestran una estructura bien determinada de partículas aún más pequeñas. Están formados por un núcleo atómico y una corteza atómica. El núcleo atómico tiene un diámetro de entre una décima y una cienmilésima parte del diámetro atómico total, pero contiene más del 99,9% de la masa atómica. Está formado por protones cargados positivamente y un número de neutrones eléctricamente neutros aproximadamente igual de pesados. Estos nucleones están unidos entre sí por la interacción fuerte. La cáscara está formada por electrones cargados negativamente. Aporta menos del 0,06% de la masa, pero determina el tamaño del átomo. El núcleo positivo y la envoltura negativa están unidos entre sí por una atracción electrostática. En la forma básica eléctricamente neutra del átomo, el número de electrones en la corteza es igual al número de protones en el núcleo. Este número determina la estructura exacta de la corteza y, por tanto, también el comportamiento químico del átomo, por lo que se denomina número atómico químico. Todos los átomos de un mismo elemento tienen el mismo número atómico químico. Si hay electrones adicionales o faltan, el átomo está cargado negativa o positivamente y se llama ion. Cuando la primacía de la mecánica clásica se desmoronó a principios del siglo XX, se desarrolló la mecánica cuántica para sustituirla. Desde entonces, los experimentos y las teorías han llevado a los físicos a un mundo a menudo muy abstracto y aparentemente contradictorio.

Radiación Electromagnética

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La radiación electromagnética es una forma de transferencia de energía lineal. La luz visible es una radiación electromagnética, pero es sólo una pequeña parte del amplio espectro electromagnético. La propagación de esta radiación, de una o varias partículas, da lugar a numerosos fenómenos como la atenuación, la absorción, la difracción y la refracción, el corrimiento al rojo, las interferencias, los ecos, las interferencias electromagnéticas y los efectos biológicos. Cerca del 0,01% de la masa/energía de todo el universo se produce en forma de radiación electromagnética. Toda la vida humana está inmersa en ella, y la tecnología de las comunicaciones y los servicios médicos modernos dependen especialmente de una u otra de sus formas. De hecho, todos los seres vivos de la Tierra dependen de la radiación electromagnética recibida del Sol y de la transformación de la energía solar mediante la fotosíntesis en vida vegetal o mediante la biosíntesis en zooplancton, el paso básico de la cadena alimentaria en los océanos. Los ojos de muchos animales, incluidos los de los humanos, están adaptados para ser sensibles y, por tanto, para ver la parte más abundante de la radiación electromagnética del Sol, es decir, la luz, que comprende la parte visible de su amplia gama de frecuencias. Las plantas verdes también son muy sensibles a la máxima intensidad de la radiación electromagnética solar, que es absorbida por una sustancia llamada clorofila que es esencial para el crecimiento de las plantas mediante la fotosíntesis.
Prácticamente todos los combustibles que utiliza la sociedad moderna -gas, petróleo y carbón- son formas almacenadas de energía recibida del Sol como radiación electromagnética hace millones de años. Sólo la energía de los reactores nucleares no procede del Sol. La radiación electromagnética puede describirse de forma corpuscular como la propagación de fotones (el bosón portador de la interacción electromagnética), o de forma ondulatoria como una onda electromagnética. Se manifiesta en forma de un campo eléctrico acoplado a un campo magnético.

Luz

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En su sentido más habitual, la luz es el fenómeno que provoca una sensación visual. La física demuestra que se trata de ondas electromagnéticas. El espectro visible es la zona del espectro electromagnético a la que es sensible la especie humana; incluye -como para otras especies animales- la longitud de onda en la que la irradiación solar es máxima en la superficie de la Tierra, por un efecto de adaptación ambiental. Se extiende alrededor de una longitud de onda de 550 nm, más o menos un tercio.

Para el ser humano, la luz, esencial para la visión, es una parte importante del bienestar y la vida social. La iluminación es una especialidad artística e industrial que está sujeta a normas legales. La óptica fisiológica se ocupa de la percepción de la luz por el ser humano. La fotometría relaciona las medidas físicas de la radiación electromagnética con la visión humana; la colorimetría las relaciona con la percepción de los colores. La luz tiene un fuerte valor simbólico; nos permite percibir los objetos antes de tocarlos y está asociada al conocimiento en todas las culturas humanas.

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