Seminario Temas Especficos de Fsica STEF-2015

Prof. Ing. Cecilia I. Ariagno

Unidad N1: El universo de los fenmenos fsicos

Clase 3: Cmo estudia la Fsica los fenmenos naturales. Certeza e incertidumbre de la ciencia. a.- Certeza e incertidumbre de la ciencia. En el libro Qu significa todo eso? (ver archivo) Se publican por primera vez las famosas conferencias que dio en la Universidad de Washington el Dr en Fsica Richard Feynmann. All habl de certeza e incertidumbre en la ciencia, del conflicto entre ciencia y religin, de las causas de la desconfianza general hacia los polticos, o de las creencias irracionales que han invadido esta era. En el archivo adjunto se ha transcripto la 1 conferencia que trata de la naturaleza de la ciencia, dudas e incertidumbre.

Tarea 1 a) Plantea una definicin de ciencia. Y a partir de ella justifica por qu la Fsica es una ciencia. b) El Dr. Feynmann cita una frase: A cada hombre se le da la llave de las puertas del cielo. Esa misma llave abre las puertas del infierno. Por qu dice que esto es lo que sucede con la ciencia? c) Interpreta la expresin cuanto ms especfica es una regla, ms potente es, ms expuesta est a las excepciones, y ms interesante y valioso resulta ponerla a prueba. d) Por qu Feynman dice que la imaginacin del cientfico es diferente a la imaginacin del artista?

b.- Datos, leyes y teoras El objetivo de la ciencia es entender el universo, pero qu significa eso? Cmo conceptualiza la ciencia la estructura de los acontecimientos, las formas del orden, los ritmos secretos de un caos aparente-y entiende-? Las creaciones intelectuales como el arte, la literatura y la fsica consisten en transformar las estructuras de los acontecimientos que observamos a nuestro alrededor en un orden de ideas. El proceso suele comenzar con observaciones, con datos. Se observa un acontecimiento de forma deliberada, o por accidente, y se registran las cosas, se miden: Cunto? Cunto tiempo? Cuntas? Qu tamao? La fsica cuantifica, asocia nmeros con sus conceptos.

En el siglo XVI, Ticho Brahe recogi, con increble precisin los datos de las orbitas planetarias. Eso es, exactamente dnde estaban los planetas en el cielo ayer y anteayer y con anterioridad. Pero no vio el orden oculto.

Dentro del cuerpo de las observaciones, se buscan patrones que revelen relaciones recurrentes entre los datos. Una ley emprica es una descripcin de dicha estructura observada. Los planetas se mueven en rbitas elpticas alrededor del sol la primera ley de Kepler-Esta ley resume incontables observaciones y revela la estructura total a la que se adapta exactamente cada dato numrico. Si nada cambia, podemos confiar en que la ley nos diga algo de lo que ocurrir maana. Por ejemplo dnde estar Marte.

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Kepler tom los datos de Ticho y a partir de los mismos creo sus tres leyes sobre el movimiento planetario que revelaban los patrones de recurrencia, esta es la forma en que se mueven los planetas- en orbitas elpticas-, etc. Sin embargo no desarroll el concepto central que liga las leyes entre s, que hace cada una de ellas inteligible.

Qu da lugar a una ley emprica? Qu aspectos fundamentales bsicos del universo guan los acontecimientos para que se manifiesten de acuerdo con una ley? La teora es la justificacin racional de la ley, la explicacin de los fenmenos. La ley de Boyle relaciona la presin con el volumen de un gas; es un compendio de observaciones, una afirmacin de un patrn fiable. Pero solo ser inteligible cuando teorizamos que los gases estn formados por tomos y molculas movindose dentro de una cmara.

Newton tom la nocin de una fuerza de gravedad como idea clave del movimiento planetario y con ella cre una teora que nos permiti entender. Esta es la razn de que los planetas sigan las leyes de Kepler.

Esta es la secuencia bsica: datos, ley, teora. Pero la cosa no acaba ah; una vez que estamos moderadamente satisfechos, la ciencia no cierra sus ojos a la naturaleza tentativa de su formalismo.

Siglos despus cuando observaciones ms refinadas revelaron pequeas inconsistencias, la teora de la gravedad de Einstein nos trajo un entendimiento an ms refinado: datos, ley, teora -comprobados y vueltos a comprobar- predicciones, discrepancias, refinamientos, nuevas imgenes, nuevas leyes, nuevas teoras, nuevos entendimientos.

La fsica es una ciencia emprica; su unin crucial con el mundo que trata de entender es la observacin. Sin embargo, un catalogo con las observaciones ms meticulosas aade poco o nada a nuestra comprensin de la naturaleza. La fsica busca el orden existente debajo de la superficie de las observaciones. Una ley emprica es el producto final de tal bsqueda; es la expresin de la forma de una estructura de hechos observados. En general estas leyes se aplican a una serie limitada de fenmenos, y por eso tenemos leyes que tratan de aspectos diferentes del movimiento, el calor, la luz, el sonido, etc. Para el poeta y crtico ingls Samuel Coleridge, la belleza es la unidad en la variedad. Tambin son as las leyes fsicas. Fsica en perspectiva, Eugene Hecht- ed. Addison-Wesley Iberoamericana-1987

Tarea 2 Como bien lo expresa Hecht en el primer captulo de su libro Fsica en perspectiva. La verdad cientfica, aunque no es incontrovertible, proporciona, sin embargo, una base razonablemente fiable para la accin humana y los datos, leyes y teoras son sus pilares. Selecciona una unidad temtica de un programa de Fsica (a tu eleccin) y enuncia sus leyes y teoras. Justifica la clasificacin en ley o en teora.