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GUTIÉRREZ. FÍSICA GENERAL
Gutiérrez, Fís i ca ge neral – Capítulo 1 – Tema 1.5 1
CAPÍTULO 1. Introducción a la física
1.5 La física y su relación con otras ciencias
La física es una ciencia importante porque además de contribuir a la comprensión de la naturaleza
y forma de vivir del ser humano ha influido en el desarrollo de otras ciencias como la astronomía,
química, biología, etcétera.
La física es importante para muchas ciencias naturales no sólo porque proporciona la base
conceptual y la estructura teórica sobre la cual se fundan, sino porque aporta técnicas e
instrumentos de medición que pueden utilizarse en la solución de sus problemas.
La astronomía es una ciencia que da origen a la física mediante el estudio del movimiento
regular de las estrellas y de las irregularidades de algunos planetas. Sin embargo, con el avance de
la física, se desarrollan nuevas técnicas y aparatos de observación que permiten concluir que las
estrellas y planetas están hechos de átomos de la misma naturaleza que aquellos que se encuentran
en la Tierra. La interacción entre la astronomía y la física da origen a la astrofísica, la cual es una
ciencia que utiliza las leyes de la física para el estudio de los astros, su origen, comportamiento,
estructura, evolución e interacción con el medio.
Asimismo, la física tiene una historia extensa de asociación con la medi c ina . En los siglos
XVII y XIX en las principales universidades se estudiaba religión y medicina; no existían escuelas de
ingeniería de alguna importancia. Muchos de los primeros descubrimientos importantes de la
física pueden atribuirse a hombres preparados en escuelas de medicina. La relación entre la
medicina y la física se mantuvo durante el siglo XX, una muestra de esto la constituye el hecho de
que en 1962 el premio Nobel de fisiología y medicina se otorgó a F. Crick, M. Wilkins y J. Watson
por sus trabajos sobre la estructura del ácido desoxirribonucleico (ADN) y el mecanismo del
código genético. Pues bien, el norteamericano Watson era biólogo, pero los británicos Crick y
Wilkins eran físicos.
La historia de la ciencia señala que siempre ha existido una estrecha correlación entre los
descubrimientos de la física y su uso en la práctica médica. Por ejemplo, a los pocos días que se
descubrieron los rayos X, éstos se empezaron a utilizar en los hospitales para localizar fracturas de
huesos, obstrucciones y objetos extraños en el cuerpo (figura 1.13).
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Figura 1.13 Radiografía de Ana Bertha Roentgen, esposa del descubridor de los
rayos X, tomada el 22 de diciembre de 1895.
Los desarrollos de la bio logía han avanzado al mismo ritmo que la física. Por ejemplo,
cuando en el siglo XVIII se perfeccionó el microscopio óptico, la biología incrementó sus
conocimientos. Asimismo, las leyes de la física han permitido conocer cómo se llevan a cabo
procesos como la circulación de la sangre, la transmisión nerviosa, la audición, la visión y muchos
otros fenómenos biológicos. Los laboratorios de investigación biológica actualmente están llenos
de instrumentos ópticos y electrónicos cuyo funcionamiento se basa en leyes físicas. Sin estos
instrumentos no hubiera avanzado la genética. La interacción entre la biología y la física dio origen
a la biofísica, una disciplina en la que se aplican las leyes de la física para la comprensión de diversos
fenómenos biológicos.
La química es otra ciencia natural estrechamente vinculada con la física. Por ejemplo, la
teoría de los átomos fue comprobada en gran parte con experimentos químicos. La tabla periódica
de Mendeleiev fue explicada por la mecánica cuántica, de manera que la química teórica, según
Richard Feynman y otros físicos, es física. La interacción entre la física y la química dio origen a la
fisicoquímica.
La c i enc ia de los materiale s es una aplicación de la física y la química que estudia, entre
otras cosas, la materia en tanto es útil para alcanzar un determinado objetivo. Desde la antigüedad
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el hombre se ha interesado por tener mejores materiales para cubrir sus necesidades. Es el caso de
los materiales resistentes y ligeros a la vez, así como los medicamentos o materiales que pueden
utilizarse como prótesis sin que los rechace el cuerpo humano (figura 1.14).
Figura 1.14 La ciencia de los materiales permite la construcción de, por
ejemplo, la prótesis de cadera, la cual está elaborada con titanio y cerámica.
La ciencia de los materiales incluye el estudio de los semiconductores, los combustibles que
se emplean en un reactor nuclear, los materiales que se emplean en la construcción de satélites
para la comunicación, etcétera.
Las c i enc ias de la Tierra como la geología, la meteorología y la sismología en la actualidad
dependen de instrumentos como el termómetro, pluviómetro, sismógrafo, barómetro y
gravitómetro, cuyo funcionamiento se basa en leyes físicas.
La relación entre la geología y la física dio origen a la geofísica; esta disciplina aplica las leyes
de la física al estudio de fenómenos relacionados con la Tierra.
A pesar de los avances que ha habido en la física, aún quedan interrogantes que la geología
ni la meteorología han podido responder: ¿cuándo se forma un maremoto?, ¿qué pasa en el
interior de la Tierra?, ¿cada cuándo se formará un volcán?, etcétera. Debemos reconocer que
todavía falta mucho camino por recorrer para comprender el planeta que habitamos.
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La física, a partir de sus descubrimientos y teorías, propone una visión de la naturaleza y del
hombre, y la f i loso f ía reflexiona sobre dicha visión. La física y la filosofía no deben ni pueden
estar separadas. De hecho, la filosofía subyace la actividad misma de los físicos; por ejemplo, se
aceptan ciertas explicaciones como científicas, pero el planteamiento de qué es una explicación
científica es una reflexión filosófica.
La física es una ciencia que está presente en actividades cotidianas como los deport e s y los
juegos. En la actualidad los deportistas de alto rendimiento son entrenados de acuerdo con los
conocimientos que se tienen en anatomía, fisiología y física para sacar el mayor provecho de sus
cualidades y de las propiedades del equipo que utilizan.
La músi ca es un arte que guarda una estrecha relación con la física. Esta ciencia nos dice
cómo vibra una cuerda de guitarra o el cuero de un tambor. La construcción de instrumentos, el
estudio de las resonancias y cualidades de los sonidos así como la escala musical tienen que ver
con la física. Los instrumentos electrónicos no se hubieran podido construir sin los grandes
avances en el conocimiento de la física.
Figura 1.15 Una sola fibra óptica es capaz de transmitir por segundo alrededor
de 32 000 conversaciones simultáneas.
La física es una ciencia que influye de manera indirecta en la generación y solución de
muchos problemas económicos, sociales y políticos que ha enfrentado y enfrenta la humanidad.
Por ejemplo, la producción de la industria textil en el año de 1800 se incrementó notablemente
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gracias a la utilización de máquinas de vapor y de hilar. Este logro permitió entre otros beneficios
abaratar los costos del producto terminado (telas), pero también acarreó problemas sociales ya
que la utilización de las máquinas ocasionó desempleo.
La física es una ciencia que ha dado lugar a muchas aplicaciones tecnológicas; por ejemplo,
cuando la cantidad de información que se generaba por teléfono, computadora o vía télex estaba
agotando las capacidades de los cables de cobre para transportarla, se empezaron a utilizar cables
de fibra óptica que, debido a su gran capacidad, reducido tamaño y nula interferencia eléctrica,
son parte de la clave del desarrollo de las comunicaciones actuales. Una sola fibra óptica es capaz
de transmitir por segundo alrededor de 32 000 conversaciones simultáneas (figura 1.15).
La física también ha influido en el diseño de nuevos dispositivos para transformar las
energías solar, eólica y de los mares en energía eléctrica o mecánica para beneficio del ser humano.
Este aprovechamiento de las fuentes de energía tiene tanta importancia para la ciencia como para
la sociología, la economía y la política.
Finalmente, cabe señalar que existe una estrecha relación entre la física y las matemáticas, ya
que las leyes de la física se formulan por medio de las matemáticas. Estas últimas constituyen el
lenguaje con que la física expresa las leyes de la naturaleza y son una herramienta para expresar de
manera abstracta razonamientos organizados.
No todas las matemáticas se emplean en la física, sólo una parte de sus conceptos y
operaciones le resultan útiles. Es importante resaltar que algunas ramas de las matemáticas se
desarrollaron a partir de la necesidad de hacer física, el cálculo diferencial es un ejemplo de ello.
Descubre la física
Gracias a la física sabemos que es posible hervir agua en un recipiente de papel. El calor que la
flama transmite al papel es absorbido rápidamente por el agua, lo que provoca que el papel no
alcance su temperatura de ignición.
En síntesis, podemos decir que la física ha contribuido al desarrollo de otras ciencias y que
sus instrumentos y técnicas han impulsado el avance de disciplinas como la medicina, la
arquitectura y el arte, entre otras. La física está presente en todas las actividades humanas, tanto
intelectuales como materiales.