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La física es la ciencia que estudia las relaciones entre las distintas formas de aparición de la materia, es decir, los cuerpos, siempre y cuando éstos no alteren su naturaleza durante la interacción. He allí su frontera con la química, ciencia que estudia, en cambio, la naturaleza de los cambios de la materia. Por ejemplo, si empujamos una caja de un sitio a otro, la habremos desplazado y alterado su posición, velocidad y otros atributos medibles, pero seguirá siendo la misma caja.
El término “física” proviene del vocablo griego physis que traduce “realidad” o “naturaleza”, de modo que podemos afirmar que es la ciencia que analiza las relaciones del espacio, el tiempo, la materia, la energía y las relaciones entre ellos que componen el mundo perceptible, es decir, la realidad.
Es una de las llamadas “ciencias duras” o “ciencias exactas”, ya que se ocupan del estudio de la realidad aplicando los pasos del método científico, el cual demanda rigurosidad en la observación, comprobación experimental y otros métodos que garantizan exactitud en sus hipótesis y resultados.
La física encuentra su lenguaje natural en las matemáticas, cuyas herramientas toma prestadas para poder expresar las relaciones de las que se ocupa. Además, tiene puntos frecuentes de encuentro con la química, la biología y otras disciplinas como la ingeniería y la geoquímica.
Pilares de la física
La física toda se fundamenta en cuatro “pilares” teóricos básicos, vale decir, en cuatro grandes áreas de interés a partir de las cuales se abordan los distintos fenómenos de la materia. Estos no deben confundirse con las ramas de la física, que son su estructuración como disciplina científica.
Mecánica clásica. El estudio de las leyes que rigen el movimiento.
Electrodinámica clásica. El estudio de los fenómenos que involucran cargas electromagnéticas.
Termodinámica. El estudio de los fenómenos mecánicos en que se involucra el calor y las formas de energía.
Mecánica cuántica. El estudio de la naturaleza fundamental a escalas espaciales pequeñas.
Estadística. El estudio de la frecuencia o la probabilidad con que ocurren los fenómenos físicos.
Ramas de la física
La física, como muchas otras ciencias, se compone de tres ramas distintas, cada una dedicada al estudio de un sector específico de la realidad, a saber:
Física clásica. Se ocupa de estudiar los fenómenos cuya velocidad es pequeña en comparación con la velocidad de la luz, pero cuyas escalas espaciales superan la perspectiva de los átomos y las moléculas.
Física moderna. Se interesa por los fenómenos que ocurren a velocidades cercanas a la de la luz, o cuyas escalas espaciales son del orden de los átomos y las moléculas. Esta rama se inició a principios del siglo XX.
Física contemporánea. La rama más reciente, se ocupa de fenómenos no-lineales y procesos fuera del equilibrio termodinámico, es decir, los procesos más complejos de la naturaleza, que pueden ocurrir a escala nanoscópica.
Como habremos notado, esta clasificación tiende a la historia de la física y es la más tradicional forma de organizarla. Sin embargo, también podemos organizar las ramas de la física de acuerdo al tamaño de los objetos que estudian, de la siguiente manera:
La cosmología. Se interesa por las relaciones existentes en la totalidad del universo, como una entidad uniforme y conjunta. Esto implica comprender el origen de todo lo que existe, manejar hipótesis de hacia dónde va el universo y de cuál puede ser su futuro.
La astrofísica. Su interés radica en las relaciones existentes entre los objetos interplanetarios y siderales. Así, en vez de tomar el universo como un todo, lo seccionan en objetos más pequeños que pueden variar entre cúmulos de galaxias y partículas que viajan por el espacio.
La geofísica. Limitando su perspectiva al planeta Tierra, los geofísicos se ocupan de las relaciones de la materia que la compone, desde su campo magnético hasta la mecánica de los fluidos en su núcleo de metal fundido.
La biofísica. Avocados al estudio de la vida, los físicos de esta rama se interesan por las relaciones de la materia que compone, rodea y alberga a los seres vivos, lo que puede implicar el estudio de sus cuerpos, sus células o sus ecosistemas, según se prefiera.
La física atómica. Su perspectiva se centra en los átomos individuales que integran la materia y a las interacciones que existen entre ellos, como los campos eléctricos, campos magnéticos, etc.
La física nuclear. Yendo más allá del átomo individual, esta rama se ocupa esencialmente de los núcleos atómicos y lo que ocurre con ellos durante los procesos de fisión y fusión nuclear, o la desintegración radiactiva. Se interesan principalmente por protones y neutrones.
La fotónica. Esta rama de la física se interesa por los objetos más pequeños conocidos, que a duras penas pueden ser calificados como una partícula: los fotones. Son, para decirlo simplemente, cargas de energía electromagnética que componen la luz.
