1: El método científico y la física
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Objetivos de aprendizaje
- Comprender el Método Científico.
- Definir los alcances de la Física.
- Comprender la diferencia entre teoría y modelo.
- Tener un sentido de cómo piensa un físico.
Este libro de texto introducirá las teorías de la Física Clásica, que en su mayoría fueron establecidas y probadas entre los siglos XVII y XIX. Lo tomaremos como dado que no es probable que los lectores de este libro de texto realicen experimentos que desafíen esas teorías bien establecidas. El reto principal será, dada una teoría, definir un modelo que describa una situación particular, y luego probarlo. Este curso introductorio a la física se centra así en pensar en “hacer física” como tarea de modelar correctamente una situación.
Preludio
Una teoría científica...
- debe explicar el mundo físico, y puede o no ser verificable experimentalmente.
- demuestra que nuestros modelos son correctos y deben ser verificables experimentalmente.
- describe el mundo físico, y debe ser verificable experimentalmente.
- deben desmentir otras teorías, y pueden o no ser verificables experimentalmente.
- 1.1: La ciencia y el método científico
- La ciencia es el proceso de describir el mundo que nos rodea. Es importante señalar que describir el mundo que nos rodea no es lo mismo que explicar el mundo que nos rodea. El Método Científico es una receta para llegar a una descripción del mundo físico que cualquiera puede desafiar y mejorar a través de la realización de experimentos. Si se nos ocurre una descripción que pueda describir muchas observaciones, o el resultado de muchos experimentos diferentes.
- 1.2: Teorías, Hipótesis y Modelos
- Para los fines de este libro de texto (y la ciencia en general), introducimos una distinción en lo que entendemos por “teoría”, “hipótesis” y por “modelo”. Consideraremos que una “teoría” es un conjunto de afirmaciones (o una ecuación) que nos da una descripción amplia, aplicable a varios fenómenos y que nos permita hacer predicciones verificables.
- 1.3: Luchar contra la intuición
- Es importante recordar luchar contra la intuición a la hora de aplicar el método científico. Ciertas teorías, como la Mecánica Cuántica, son muy contra-intuitivas. Por ejemplo, en Mecánica Cuántica, un objeto puede describirse como que se encuentra en dos ubicaciones al mismo tiempo. En la Teoría de la Relatividad Especial, es posible que dos personas discrepan sobre si dos hechos ocurrieron al mismo tiempo. Estas predicciones particulares de estas teorías no han sido invalidadas por ningún experimento.
- 1.4: El alcance de la física
- La física describe una amplia gama de fenómenos dentro de las ciencias físicas, que van desde el comportamiento de partículas microscópicas que componen la materia hasta la evolución de todo el Universo. A menudo distinguimos entre física “clásica” y “moderna” dependiendo de cuándo se desarrollaron las teorías, y podemos subdividir aún más estas áreas de la física dependiendo de la escala o el tipo de fenómenos que describan.