Por: José Fernando Isaza

Teoría

La física encuentra sus bases en hipótesis teóricas; algunas de ellas tardan muchos años en ser validadas con resultados experimentales.

Galileo dedujo la ley de caída de los cuerpos por medio de un experimento mental; no hay evidencia de que lo haya comprobado arrojando dos objetos de diferente masa desde la torre de Pisa. Los avances, posteriores a Newton, en la mecánica clásica, realizados por Hamilton, Lagrange, parten de un postulado: la pereza es la madre de todos lo inventos, la naturaleza es sabia y perezosa, por lo tanto las trayectorias de los objetos siguen el recorrido del menor esfuerzo.

Se pensaba que el universo era infinito y homogéneo. En 1823, Olbers echa al traste dicha concepción cósmica: de ser el universo infinito y homogéneo, la noche sería tan luminosa como el día. Es la paradoja de Olbers: como la noche es oscura, el universo es finito. La cosmología del siglo XX, apoyada en resultados experimentales, acepta como hipótesis la finitud del cosmos.

Los orígenes de la mecánica cuántica se basan en un trabajo teórico, papel y lápiz, realizado por Planck en el año 1900; busca responder la pregunta ¿por qué existe la materia? De acuerdo con la teoría de la radiación, se deducía que se iban produciendo en cualquier volumen ondas de menor y menor longitud sin límite, el resultado: la catástrofe electromagnética, solo radiación sin materia. Como esto no es así, Planck postuló que la energía no puede tener valores muy pequeños, deben ser mayores que un quántum y se evita así la “catástrofe”.

En el año 1905, cuando Einstein formula la teoría de la relatividad especial, no existía posibilidad técnica para demostrar la equivalencia masa-energía, ni el aumento de masa al crecer la velocidad. Hoy esos experimentos son el trabajo cotidiano de la comunidad científica. Einstein postula su hipótesis y deduce las ecuaciones para permitir que la formulación del electromagnetismo de Maxwell no se modifique si el objeto radiante está o no inmóvil en relación con un observador.

Los modelos del átomo, un núcleo de carga positiva (protones y neutrones) alrededor del cual giran partículas de carga negativa, electrones, no permiten la existencia de la materia; en un instante los electrones colapsan en el núcleo. Un teórico, Louis de Broglie, resuelve esta falencia, postulando que, de acuerdo con Planck, los electrones solo pueden girar en órbitas cuya energía es un múltiplo de un quántum.

Antes de que los aceleradores de partículas pudieran comprobar la existencia de la antimateria —partículas idénticas a la materia pero de carga eléctrica de signo contrario—, Paul Dirac introdujo en las ecuaciones de mecánica cuántica la energía relativista. La expresión es una raíz cuadrada. ¿Qué pasa si se toma el signo negativo? No hay ninguna contradicción y la solución es la antimateria.

Los bosones W y Z que explican las fuerzas en el átomo fueron postulados por S. Glasgow, S. Weinberg y A. Salam; muchos años después se comprobó su existencia.

El premio Nobel de Física en 2013 premia la hipótesis de la existencia de una partícula que les da masa a las partículas, el bosón de Higgs, la maldita partícula (The Godman particle) —su nombre políticamente correcto es La partícula de Dios—. Pasan 48 años entre el descubrimiento teórico y la comprobación experimental.

 

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